基于足部有限元模型的跑鞋中底结构设计分析

为从足部生物力学角度分析跑鞋中底结构的性能，建立了3种基于有限元模拟的足部接触仿真模型，模拟和预测不同跑鞋中底结构带来的足底软组织和足骨的应力分布情况。对受试者的右脚进行薄层CT扫描，将所得Dicom格式数据导入三维重建软件Mimics 21.0和逆向工程软件Geomagic Design X中进行优化处理，得到完整清晰的足部几何模型。通过网格划分软件Hypermesh对得到的足部几何模型进行网格划分，并导入有限元软件Marc进行静态数值分析。对比分析手性结构实验结果、模拟的仿真结果结果和物理实验结果，证明了有限元模型的有效性。由提取的仿真结果可知，在手性结构中，部分足底压力从足跟转移到足弓，从而释放足跟区域的压力，为足弓提供支撑，使体重分布更均匀。验证的有限元模型可用于预测跑鞋中底结构带来的足部变形和接触压力，进一步为足部疾病的临床研究提供模型支持。