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JACK人因工程基础及应用实例(附光盘)

JACK人因工程基础及应用实例(附光盘)

I S B N :9787121168932 作    者: 钮建伟  张乐  出 版 社: 电子工业 出版时间: 2012-06-01 版    次:初版 开    本:16开

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《JACK人因工程基础及应用实例(附光盘)》内容简介

【简介】
本书通过操作指令与实例相结合的方式,详细介绍如何使用Jack人因工程软件,实现人因仿真分析功能。全书分为四大部分,分别介绍软件基础操作、静态仿真、动态仿真、人因分析功能,附录简要介绍了配套光盘的使用方式和软件的二次开发功能。本书对软件中涉及人因工程仿真分析功能的模块均进行了详细的阐述,读者学习后,可以掌握Jack数字仿真和人因分析的方法,从而从事人因工程领域的研究与工作。
本书不仅讲述三位数字仿真的方法,还详细阐述人因仿真分析的理论知识以及数据处理方式,每个章节均有例题形式的讲解。

【适用对象】
本书适用于从事机械设计、汽车、航空、航天、船舶、军工等重大设计领域的专业人士学习,也适合工业工程、车辆工程、机械工程、安全工程、采矿工程、人因工程等专业教学使用。教师通过书中的例题可以对学生进行详细的指导。

【页数】284

【前言】
前 言
Siemens Jack 7.1(简称Jack)是西门子工业软件有限公司(原UGS公司)旗下的一款人因工程分析软件。Jack*初由宾夕法尼亚大学的人体建模和仿真中心(Center for Human Modeling and Simulation at the University of Pennsylvania)于1995年研制开发,再经西门子工业软件有限公司进行商业化运作。经过十几年的研究改进,该软件现已成为集三维仿真、数字人体建模、人因工效分析等主要功能于一体的高端仿真软件。Jack作为一个实时可视化仿真系统,能够导入用户自行创建的CAD三维模型,构建仿真环境;引入具有生物力学特性的三维人体模型;给数字人指派任务;通过数字人行为仿真分析获取有价值的信息。Jack 7.1在之前版本的基础上更新了数字人模型,添加了日本和韩国人体数据库,方便亚洲地区黄种人的人因分析。此外,还对测量系统、人体姿势控制工具、手部姿势控制工具、【TSB】、【Animation】(动画)等命令进行了改善,使得仿真系统更为逼真,分析更加细化。
本书以Jack为基础,介绍了Jack人因工程软件的常用命令,包括使用界面操作技巧、系统仿真的制作方法,以及人因分析工具的运用。对于Jack软件的初级用户,本书提供了大量仿真分析操作实例,可以迅速上手操作。
本书分为四大部分,**部分主要介绍Jack的界面和基本操作,是成功应用软件的基础;第二部分介绍如何通过静态仿真创建真实感极高的虚拟环境,作为动态仿真和人因分析的基础;第三部分介绍如何实现实时的动态仿真;第四部分对Jack强大的人因分析功能进行了详细介绍。附录中介绍了本书配套光盘的使用方式,以及软件二次开发技术。本书不仅讲述三维数字仿真的制作方法,还详细阐述了人因仿真分析的理论知识,以及数据处理方式,属于比较全面的人因工程教程。每个章节均有例题形式的讲解,使读者能够边练习功能的使用方式,边熟悉操作过程。
本书对仿真创建过程进行了详细的解释,仿真实例涉及软件各个功能的运用,方便读者上手软件操作。同时,本书提供一定篇幅人因工程分析的理论知识,帮助读者开阔思路。读者可以按照本书的步骤进行学习。即使是对人因工程不熟悉的读者,通过本书的学习,也可以进行人因工程领域的研究与工作。
人因工程分析不仅对于重大设备、军用设备、昂贵设备等非常重要,而且在简单的工业产品,以及工业流程中也有着举足轻重的地位。通过在数字三维环境中对产品或者流程的模型进行分析,可以减少研发设计成本、缩短工期、提高效率。Jack广泛运用于人因工程分析学领域,可以制作实时仿真并且对仿真进行人因分析。由于Jack包含各类型的三维人体模型,可以导入CAD建模的实体模型而创建出任意仿真环境,并且提供可达域分析、三维人体测量分析、车辆分析、人物分析等分析工具,因此,其仿真功能常用于工业、制造业、服务业、军事行业等领域。
作为一个强大的仿真系统和人因工效分析软件,Jack却较少在中国运用,主要是由于缺少软件的中文版教材。为此,为服务于广大渴求拥有仿真与人因工效分析功能软件的大众,本书应运而生。书中运用软件自身提供的教学库作为教学基础,此外还添加了编者自身的操作经验,以及针对初学者入门所需要的练习,可使读者迅速上手。本书附带的光盘中还附送视频教程,通过视频教程和书籍内容的交互学习,可以更直观地了解软件的应用。
在此,特别感谢西门子工业软件(上海)有限公司的大力支持,特别是刘明孝经理、李险峰经理为本书的顺利出版给予了极大的热情和无私支持。同时感谢电子工业出版社的许存权编辑为本书的顺利出版付出的辛勤工作。也要感谢家人、同事及学生们,正是他们给予了大量的帮助和鼓励,才使本书能够完成。感谢常年在Jack软件和人因工程领域进行研究的专家学者们,特别是北京亿特克特科技有限公司李大龙经理,石家庄军械工程学院郝建平主任、王松山博士、穆礼渊参谋,中国航天员中心王春慧主任、张宜静博士、田志强工程师、王政工程师,北京航空航天大学周栋博士,中国标准化研究院张欣博士、冉令华工程师、刘太杰工程师,以及其他众多支持我们的朋友为本书提出了宝贵意见和建议。
参加本书编写工作的人员有钮建伟、张乐、郭思思、徐思旸、李鑫、张晓微,具体分工如下:钮建伟和张乐担任本书主编;张乐负责第1、9、10、11、13、14、15章、附录A,郭思思负责第2、3、4章,徐思旸负责第5、8章,李鑫负责第6、7、12章,张晓微负责附录B。
由于时间仓促,知识水平有限,错误之处在所难免,如果读者阅读时发现错误,请与编者联系,编者不胜感激,希望就Jack软件的问题和广大读者继续探讨。


编 者
于北京科技大学

《JACK人因工程基础及应用实例(附光盘)》目录

目 录
**部分 Jack基本操作
第1章 Jack简介 2
1.1 人因工程学基本思想 2
1.1.1 人因工程学定义 2
1.1.2 人因工程学发展历程 3
1.1.3 人因工程学思想在Jack中的应用 5
1.2 Jack软件的基本内容介绍 7
1.2.1 Jack基本结构 8
1.2.2 三维人体模型的创建 8
1.2.3 Jack仿真环境创建 10
1.2.4 Jack动态仿真创建 11
1.3 Jack仿真分析实例 13
1.3.1 静态仿真创建 13
1.3.2 动态仿真创建 15
1.3.3 人因分析运用 18
第2章 Jack安装与卸载 21
2.1 安装条件及要求 21
2.2 安装教程 21
2.3 Jack卸载 23
2.4 光盘中文件的导入 24
第3章 Jack界面简介 25
3.1 菜单窗口 25
3.1.1 菜单栏 26
3.1.2 工具栏 26
3.1.3 信息栏 28
3.1.4 移动控制栏 28
3.2 仿真窗口 33
3.2.1 改变视角 33
3.2.2 关联菜单 34
3.2.3 实体选取菜单 35
3.2.4 按名称查找实体 36

第4章 Jack文档管理 38
4.1 Jack基本结构 38
4.2 Jack仿真存储 38
4.2.1 【Environment】(场景) 38
4.2.2 【Figure】(实体) 39
4.2.3 【Segment】(部分) 39
4.2.4 【Manipulations】(操纵) 40
4.2.5 【File Archiving】(压缩文档) 40
4.3 实体导入与导出 42
4.3.1 导入 42
4.3.2 导出 46
4.3.3 截取图像 47
第二部分 Jack静态仿真
第5章 Jack仿真环境编辑 50
5.1 界面实体编辑 50
5.1.1 【Undo】(撤销) 50
5.1.2 【Delete Scene】(清除场景) 50
5.1.3 【Scale】(体积) 51
5.1.4 【Materials】(材料) 53
5.1.5 【Textures】(材质) 55
5.2 系统信息设置 57
5.2.1 【Key Bindings】(快捷键设置) 57
5.2.2 【System Defaults】(系统默认) 58
第6章 Jack仿真窗口设定 60
6.1 【Camera】(录像机)相关操作 60
6.1.1 【Center All】(中心定位) 61
6.1.2 【Zoom To】(缩放到) 61
6.1.3 【View Control】(视角控制) 61
6.1.4 【Named Views】(视角命名) 63
6.2 实体的视觉编辑 63
6.2.1 【Make All Figures Visible】(所有实体可见) 63
6.2.2 【Toggle Segment Visibility】(可见性转置) 64
6.2.3 【Shade Screen】(场景实体化) 67
6.2.4 【Wireframe Scene】(场景线图化) 67
6.2.5 【Figure Projections】(实体投影) 68
6.2.6 【Textures On/Off】(纹理开关) 68
6.3 窗口的创建与调整 68
6.3.1 【Window Parameters】(视窗属性) 68
6.3.2 【Stereo Properties】(立体参数) 70
6.3.3 【Object Hierarchy】(实体列表) 70
6.3.4 【Toggle Log Windows】(日志窗口) 72
6.3.5 【Toolbars】(工具栏) 72
第7章 Jack数字人创建与操纵 73
7.1 创建数字人 73
7.1.1 【Human Scaling】(人体尺寸) 74
7.1.2 标准数字人创建 75
7.1.3 **尺寸创建 75
7.2 属性设定 78
7.2.1 【Postures】(姿势) 79
7.2.2 【Skeleton】(骨架) 81
7.3 数字人控制 82
7.3.1 【Human Control】(数字人操纵) 83
7.3.2 【Adjust Joint】(关节调整) 85
7.3.3 【Footprints】(模具) 86
7.3.4 【Eye View】(视角) 86
7.3.5 【View Cones】(视锥) 87
7.3.6 【Posture Hand】(手型) 88
7.4 姿势样例 89
7.4.1 打字样例 89
7.4.2 爬楼梯 90
7.4.3 抓取小箱子 91
7.4.4 工具使用 92
第8章 Jack实体创建与操作 94
8.1 【Create】(创建) 94
8.1.1 【Site】(坐标) 94
8.1.2 【Joint】(关节) 95
8.1.3 【Node】(节点) 96
8.1.4 【Face】(面) 96
8.1.5 【Light】(光) 96
8.1.6 【CAD Objects】(CAD实体) 97
8.1.7 【Rectangular Solid】(立方体) 97
8.1.8 【Figure from Library】(数据库实体) 98
8.2 【Modify Geometry】(修整几何体) 98
8.2.1 【Psurf】(几何) 99
8.2.2 【Merge Segment】(合并部分) 99
8.2.3 【Split Segment】(拆分部分) 100
8.2.4 【Fix Segment Orientation】(调整几何的方向) 100
8.3 属性编辑 100
8.3.1 【Figure Properties】(实体属性) 100
8.3.2 【Segment Properties】(部分属性) 103
8.3.3 【Site Properties】(坐标属性) 105
8.3.4 【Joint Properties】(关节属性) 105
8.3.5 【Face Properties】(平面属性) 105
8.3.6 【Edge Properties】(边属性) 106
8.3.7 【Node Properties】(点属性) 106
8.4 【Paths】(路径) 106
8.5 Object中的其他操作 107
8.5.1 【Interactive Reach】(关联移动) 107
8.5.2 【Adjust Joint】(关节调整) 108
8.5.3 【Motors On/Off】(发动机开关) 109
第三部分 Jack动态仿真
第9章 Jack动画仿真 112
9.1 【Animation】(动画)界面简介 112
9.1.1 菜单栏 113
9.1.2 工具栏 113
9.1.3 时间轴 113
9.2 【General】(动态任务) 114
9.2.1 【Figure】(实体)动作 114
9.2.2 【Joint】(关节)动作 115
9.2.3 【Relation】(关系)动作 115
9.3 【Paths】(路径)编辑 115
9.3.1 【Create Path】(创建路径) 115
9.3.2 【Figure Path】(实体路径) 116
9.4 数字人动作编辑 116
9.4.1 肢体动作编辑 116
9.4.2 【Timed Control】(时间控制) 117
9.5 【Property】(属性)动态变化 117
9.5.1 【Color】(颜色)动态变化 117
9.5.2 【Scale】(体积)动态变化 118
9.6 【Camera】(录像机)动态变换 118
9.7 动画格式处理 118
9.8 动画的导出 119
9.9 【Animation】(动画)训练实例 120
9.9.1 观看完整动画 120
9.9.2 路径编辑 120
9.9.3 数字人动作创建 121
9.9.4 【Joint】(关节)动作 122
9.9.5 同步控制 124
9.9.6 完成动画 124
9.9.7 【Animation】(动画)导出 125
第10章 Jack TSB动画仿真 126
10.1 【TSB】简介 126
10.1.1 【TSB】基本思想 126
10.1.2 【Actors】(角色) 128
10.1.3 【Tasks】(任务) 128
10.1.4 【Actions】(动作) 129
10.2 【TSB】模式 130
10.2.1 【Authoring mode】(编辑模式) 130
10.2.2 【Analysis mode】(分析模式) 131
10.2.3 视窗 131
10.2.4 菜单总揽 133
10.2.5 关联菜单 134
10.3 TSB仿真创建 135
10.3.1 【Actors】(角色)创建 135
10.3.2 【Pick】(选取) 135
10.3.3 【Moving Actors】(移动角色) 136
10.3.4 【Reporting】(报告) 136
10.4 【Posturing】(姿势变更) 140
10.4.1 【Posturing】(姿势变更)背景 140
10.4.2 应用技术 140
10.5 【TSB】训练教程 141
10.5.1 数字人任务 141
10.5.2 实体任务 147
第11章 Jack动态仿真实例 149
11.1 物流搬运系统动态仿真 149
11.1.1 仿真背景 149
11.1.2 静态仿真创建 150
11.1.3 动态仿真创建 151
11.2 中国高校宿舍睡姿仿真 157
11.2.1 仿真背景 157
11.2.2 静态仿真创建 157
11.2.3 动态仿真创建 159
11.3 医院基本护理仿真 162
11.3.1 仿真背景 162
11.3.2 静态仿真创建 162
11.3.3 动态仿真创建 164
第四部分 Jack人因分析
第12章 Jack环境测量 170
12.1 测量基本方法 170
12.1.1 【Collision Detection】(碰撞检测) 170
12.1.2 【Simulation Updates】(仿真更新) 173
12.1.3 【Measure Distance】(测量距离) 173
12.1.4 【Ruler】(标尺) 174
12.1.5 【Advance Ruler】(**标尺) 175
12.1.6 【Minimal Distance】(*小距离) 176
12.1.7 【Reach Zones】(可达域) 176
12.2 【Constraint】(约束) 177
12.2.1 【Type of Goal】(目标类型) 178
12.2.2 【Goal】(目标) 179
12.2.3 【Set Transform Location】(设定转换位置) 179
12.2.4 【End Effector Type】(终端效应类型) 179
12.2.5 【End Eff. Seg/Node/Site】(终端坐标)&【Starting Joint】 (起始关节) 179
12.2.6 【Rooting Constraint】(启动约束) 179
12.2.7 【Orientational Relationship】(方位关系) 179
12.2.8 【Positional Relationship】(位置关系) 180
12.2.9 【Orientation&Position Weight】(方向重量定位) 180
12.2.10 【Relative Constraint Weight】(相关约束重量) 180
12.3 信息查询 182
12.3.1 【Logging】(日志) 182
12.3.2 【System Geometry Info】(系统图形信息) 182
第13章 Jack OPT工具简介 183
13.1 【SAE Packaging Guidelines】(座椅指示) 184
13.1.1 【Origin】(初始)界面介绍 184
13.1.2 【Vehicle】(车辆)界面简介 186
13.1.3 【Occupant】(乘员)界面简介 190
13.1.4 【Derived Values】(驾驶数据)界面简介 190
13.1.5 分析结果 192
13.1.6 局限性 195
13.1.7 科学依据 195
13.2 【Posture Prediction】(姿势预测) 196
13.2.1 【Task Entry】(任务创建)界面 196
13.2.2 【Analysis Summary】(分析)界面 200
13.2.3 【Limb Constraints】(四肢约束)界面 201
13.3 【Comfort Assessment】(舒适度分析) 202
13.3.1 【Analysis】(分析)界面 202
13.3.2 【Define Custom】(用户自定义) 205
13.3.3 【Reference】(参考) 206
13.3.4 【Joint Angles】(关节角度) 208
第14章 Jack可视域分析简介 209
14.1 【Obscuration Zones】(障碍域) 209
14.1.1 障碍平面定义 210
14.1.2 障碍域类型 212
14.1.3 【SAE Vision Points】(SAE视点) 214
14.1.4 实例练习 216
14.2 【Reflection Zones】(反射域) 218
14.2.1 控制命令 218
14.2.2 实例练习 218
14.3 【Coverage Zones】(覆盖域) 219
14.3.1 控制命令简介 219
14.3.2 实例练习 220
14.4 【Vision Geometry Generator】(视域生成器) 221
14.4.1 控制命令简介 222
14.4.2 【Human】(数字人)界面 222
14.4.3 【Vehicle】(车辆)&【Posturing】(姿势)界面 223
14.4.4 【Vision Geometry】(视域)界面 223
14.5 【Vision Geometry Viewer】(视域观测) 224
第15章 Jack TAT工具简介 225
15.1 【Lower Back Analysis】(下背部分析)工具 225
15.1.1 基本操作介绍 226
15.1.2 【Watchdog】(监视器) 229
15.1.3 【Reports】(报告) 231
15.2 【Static Strength Prediction】(静态强度预测) 232
15.2.1 基本操作 232
15.2.2 图表分析 233
15.2.3 【Watchdog】(监视器) 234
15.2.4 【Reports】(报告) 235
15.3 【NIOSH】(搬运受力分析) 236
15.3.1 基本设定 237
15.3.2 【Analysis Summary】(分析结论) 239
15.3.3 【Reports】(报告) 241
15.4 【Metabolic Energy Expenditure】(新陈代谢分析) 242
15.4.1 基本操作 243
15.4.2 【Analysis Summary】(分析结论) 245
15.5 【Fatigue and Recovery】(疲劳恢复分析) 247
15.5.1 基本操作 248
15.5.2 【Analysis Summary】(分析结论) 250
15.5.3 【Real Time】(实时数据) 252
15.6 【Ovako Working Posture Analysis】(工作姿势分析) 253
15.6.1 基本操作 254
15.6.2 【Analysis Summary】(分析结论) 254
15.7 【Rapid Upper Limb Assessment】(快速上肢分析) 255
15.7.1 基本操作 256
15.7.2 【Reports】(分析报告) 257
15.8 【Manual Handling Limits】(手工操作极限) 258
15.8.1 基本操作 258
15.8.2 【Reports】(报告) 260
15.9 【Predetermined Time Standard】(工作时间) 260
15.9.1 基本操作 261
15.9.2 【Reports】(报告) 264
15.10 【ForceSolver】(受力分析) 265
15.10.1 基本操作 266
15.10.2 结论分析 268
附录A 269
附录B 270

 
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