生物力学在运动鞋设计及性能评价中的应用

查阅了国内外运动鞋生物力学相关研究文献;采用人体测试与材料测试相结合对5双具有弓结构设计的知名品牌运动鞋进行舒适性评价,并应用Novel足底压力测试系统以及减震冲击测试仪器对穿着过程中受试者足底压力及试验用鞋的减震性能进行测试;结果表明:(1)b3运动鞋的舒适性最佳;(2)鞋底重量客观测试与主观感受一致,表明随着重量降低,有助于人体主观舒适性提高;(3)足底压力测试结果表明,穿着b3运动鞋的足底最大压强及平均压强均较小;(4)有些物性指标可能测试结果不佳,但是主观感受却比较好,例如前掌易弯折,表明易弯折舒适性不仅与弯折力值有关,也可能与其他因素有关,其中包括前掌帮面材质、前掌减震性能等因素,需要进行综合考虑。     

基于动态测量鞋底减震性能的定量研究

在主动落地的运动状态下,运用动态测量技术以及建立的新的评价指标,对鞋底的减震性能进行定量研究。12名男性受试者分别穿着减震性能不同的3种运动鞋,从20、40、60 cm高度完成主动落地,同步采集分析落地冲击过程中的地面反作用力、足底压力分布。相比具有RUBBER中底的运动鞋鞋底,具有EVA或PHYLON中底的运动鞋鞋底能有效削减冲击过程的冲击力峰值,延长冲击力第1峰值和第2峰值的时间间隔,同时减小足底受到的最大压力和最大压强,增大足底与鞋底的接触面积。相比具有普通中底的运动鞋,穿着较软中底的运动鞋可有效减小足底峰值压强、均值压强、峰值压力,起到优良的减震效果。消散比能定量地反映出鞋底消散其所受的初始冲击力的大小,且消散比的大小和鞋底材料、结构以及下落高度有关,即消散比反映的是具体运动状态下鞋底的减震效果,而不仅仅是鞋底材料的减震效果。     

有限元建模技术在预测鞋底减震性能中的应用研究

通过建立足部-鞋底-地面有限元仿真模型,模拟着鞋状态下的足部在落地过程中的受力情况,从而对鞋底的减震性能进行预测。第一部分是有限元模型的建立,在有限元软件中建立了足部-鞋底-地面有限元仿真模型,模拟并预测鞋底的减震性能。第二部分是验证实验,即验证有限元模型的有效性,让12名男性受试者分别穿着减震性能不同的运动鞋,从20、40、60 cm高度完成主动落地运动,使用三维测力台和鞋垫式足底压力测试系统同步采集分析落地冲击过程中的鞋底压力峰值和足底压力峰值。通过对比仿真模拟数据和实验数据,穿着不同运动鞋从不同高度下进行落地运动,模拟数据相对于实验数据的误差率也不同,但是所有误差率的绝对值都小于5%,因此验证了该足部-鞋底-地面有限元模型的有效性。本文建立了足部-鞋底-地面三维有限元仿真模型,用于鞋底减震性能测试的仿真模拟,在该模型中,可以任意改变鞋底的材料和结构,并对鞋底和足底的受力情况进行预测,从而指导运动鞋的设计和生产。     

三种不同鞋底结构的篮球鞋减震性能比较研究

本文采用Footscaninsole鞋垫式足底压力测量系统，测量男性大学生分别裸足和穿鞋正常行走时足底各部位的冲量（FT）、峰值压强（PP）、最大地面反作用力（MF）、平均压强（MVP）以及压力鞋垫具有压强感应区域面积（PSA），分析比较裸足和三种减震篮球鞋、普通篮球鞋和三种减震篮球鞋之间减震功效的差异。     

跑鞋类型对走跑过程中足底压力分布的影响

采用鞋垫式足底压力测试系统对15名女性受试者进行动态足底压力测试。针对行走和慢跑2种状态下受试者穿着极简跑鞋和普通慢跑鞋时前掌、中足和后跟区域足底峰值压强、压强时间积分、接触面积、支撑时间进行对比。结果显示：穿着极简跑鞋和普通慢跑鞋相比,行走和慢跑2种状态下,尽管前者后跟峰值压强均小于后者（P〈0．05）,但前者中足峰值压强、中足压强时间积分、前掌接触面积等均大于后者（P〈0．05）。与穿着普通慢跑鞋相比,穿着极简跑鞋时,会增大中足区域峰值压强,长期穿着还容易导致足部的不适,因此,跑步者应该避免长时间穿着极简跑鞋。     

篮球鞋底结构与减震性能的关系

不同类型的减震篮球鞋对人体足部的减震功效有着怎样的差异性？本文继续采用Footscan insole鞋垫式足底压力测量系统,测量了男性大学生分别在裸足和穿鞋状态下急停时足底各部位的最大负荷率（MLR）和峰值压强（PP）,分析比较了三种减震篮球鞋和普通篮球鞋之间减震功效的差异性。     

糖足足底压力分布特征与压力分散垫的研究

采集了糖尿病患者足底压力数据,总结其分布特征;通过对不同硬度的减压材料进行组合,制得3种压力分散鞋垫;对受试患者试穿国外某糖足防护鞋垫、3种压力分散垫和普通鞋垫时的足底压力数据,进行采集和分析,结合受试者的主观感知,综合评价了鞋垫分压和减压的效果。结果显示:糖尿病患者足底峰值压力分布由大到小依次是HMHLM2M3M1;峰值压强分布由大到小依次是M3M2M4HMHL;与普通鞋垫、国外某糖足防护鞋垫相比,患者穿着压力分散垫时,足弓接触面积均有所增大,前掌和后跟区域的峰值压强得到降低,获得了良好的分压和减压效果。     

不同运动状态下鞋垫参数的优化

为获得站立、步行、慢跑三种状态下运动鞋鞋垫的最优参数,对20名男大学生进行足底压力测试。通过对比裸足与穿上鞋垫后足底峰值压强的变化,确定鞋垫的最优参数。结果表明:鞋垫能有效分散足底压力,降低足底峰值压强;在站立状态下,鞋垫最优参数为前掌厚度7mm、硬度40°,中足和后跟的厚度分别为6mm和7mm、硬度23°;在步行状态下,鞋垫的舒适度参数为前掌和后跟的厚度5mm、中足厚度6mm,硬度23°;在慢跑状态下,鞋垫的舒适度参数为前掌厚度5mm、中足厚度6mm、后跟厚度7mm,硬度为23°。     

糖足足底压力分布特征与压力分散垫的研究北大核心

采集了糖尿病患者足底压力数据,总结其分布特征;通过对不同硬度的减压材料进行组合,制得3种压力分散鞋垫;对受试患者试穿国外某糖足防护鞋垫、3种压力分散垫和普通鞋垫时的足底压力数据,进行采集和分析,结合受试者的主观感知,综合评价了鞋垫分压和减压的效果。结果显示:糖尿病患者足底峰值压力分布由大到小依次是HM>HL>M2>M3>M1;峰值压强分布由大到小依次是M3>M2>M4>HM>HL;与普通鞋垫、国外某糖足防护鞋垫相比,患者穿着压力分散垫时,足弓接触面积均有所增大,前掌和后跟区域的峰值压强得到降低,获得了良好的分压和减压效果。     

智能压力减震鞋垫的研究

论述了当前智能压力减震鞋垫的发展现状,指出信号采集、足底功能分区与压力传感器嵌入鞋垫等方面存在的问题,并展望了未来智能压力减震鞋垫的发展趋势。主要指出智能减震鞋垫未来发展趋势集中在鞋垫减震结构设计、减震鞋垫材料的选择和参数优化等方面。     

运动鞋鞋垫厚度、硬度对青年女性足底压力舒适性的影响

本试验对20名女大学生进行足底压力测试和试穿试验,分析研究鞋垫的硬度、厚度对青年女性足底压力分布的影响,并考查裸足与穿上鞋垫后足底压强峰值和冲量的下降百分数,确定鞋垫的舒适度参数。结果表明:在日常行走过程中,较硬的鞋垫能较大程度的分散足底主要受力区域承受的压力,且随着厚度的增大,后跟区域的压强随之增大;综合各试验因素,硬度为45度左右、厚度为4.5mm左右的鞋垫较其他鞋垫更舒适。     

足弓结构和跑鞋类型对慢跑状态下足底压力分布的影响

探究了足弓结构与跑鞋类型对足底压力分布的影响。选取21名女大学生(正常足、扁平足和高弓足各7名)分别穿着3种不同类型的跑鞋(减震鞋、控制鞋、稳定鞋),以3 m/s的速度对慢跑状态下的足底压力分布进行测试,使用双因素重复测量方差分析分别对峰值压强、接触面积、压强时间积分等动力学指标进行分析。足弓结构与跑鞋类型对前掌区域接触面积的交互作用具有显著性,且高弓足人群穿着减震鞋时前掌区域接触面积最大;足弓结构对后跟区域峰值压强的影响具有显著性;跑鞋类型对足底区域的各个指标的影响均具有显著性。跑鞋类型因素对足部动力学指标的影响显著削弱了足弓结构的差异,这可能会对预防运动损伤提供帮助。     

增高鞋垫对足底压力分布及后跟平衡的影响

通过测量穿增高鞋垫前后足底压力参数,探究增高鞋垫对足底压力分布与后跟部位平衡的影响。用Footscan压力板与Novel鞋垫系统测量15名大学生穿板鞋及穿垫有增高鞋垫的板鞋行走时的压力参数,比较二者在足底7个分区的接触时间、峰值压强与冲量,以及后跟内外侧压力差值。结果显示:穿增高鞋垫后,足底各区域接触时间均延长,大部分区域峰值压强降低,部分冲量由前尖转移向后跟,后跟部位内外翻加剧,从而平衡稳定性能降低。     

高跟鞋分压减震设计原理与应用

运动鞋和高跟鞋虽然穿着场合不同,但是减小足底压力的目标是一致的。本文从高科技运动鞋中蕴含的足部运动力学原理和核心技术"模拟裸足"及"缓震减震"中得到一些启发,归纳总结了高跟鞋分压、减震处理方面的设计原理与应用,指出高跟鞋内垫内部合理的填充区域的必要性。结合人体生物力学,分析了目前市场上用以弥补高跟鞋鞋底柔软性不足的鞋垫的一些不合理设计,同时指出高跟鞋减震对足底压力舒适性的重要性,并分别给出前足和后足的减震方案。     

鞋垫腰窝高度对足底压力舒适性的影响

为了改善07式作训鞋在负重越野训练中的舒适度,在获取到标准脚型的基础上,改变人体姿势(站立状态-全负重、静坐状态-半负重、平躺状态-无负重),获得3种足弓高度,由此制成3种腰窝高度的鞋垫,对比10名大学生在负重20kg背包下,穿用不同鞋垫后的足底压力、峰值压强、接触面积、压强时间积分和平均压强的变化,得到最佳客观数据,并结合受试者的主观评价,最终得到最适合军人负重越野训练时所穿用鞋垫的腰窝高度为人体平躺时的足弓高度。     

定制鞋垫硬度、厚度和足弓相对高度对舒适性的影响

鞋垫的足底压力舒适性对人们的穿着体验和足部健康有重要影响。在目前的研究中,对于硬度、厚度和足弓相对高度这三个因素如何影响鞋垫舒适性还存在着不小的争议,也没有完善的鞋垫舒适度研究体系。因此,本研究旨在通过研究硬度、厚度和足弓相对高度对鞋垫舒适性的影响,找到最符合人体舒适度要求的鞋垫硬度、厚度和足弓相对高度数据。本研究测试了25名成年男性受试者在穿着不同硬度、厚度和足弓相对高度的鞋垫行走时的足底压力数据,通过计算前掌、足弓和后跟部位的峰值压强和压强时间积分来评估鞋垫的舒适性。研究结果表明,鞋垫的硬度和足弓相对高度对足弓处的舒适性有显著影响(P0.05);而鞋垫的厚度则对前掌处的舒适性影响较大。为满足舒适性,硬度33邵尔C;厚度前掌处4 mm,足弓处4～5 mm之间,后跟处5 mm;足弓相对高度+2 mm的鞋垫为最佳。本研究的发现为符合人体穿着舒适需求的鞋垫提供了设计思路和理论指导。     

足底理疗中主要穴位的承压极限研究

通过调整鞋垫按摩凸起的高度进行人体感知试验,模拟鞋垫对足底神经血管的间接刺激过程,研究无疼痛感行走时的按摩凸起高度值,同时运用足底压力测试系统记录此时的压强,从而得到足底理疗中主要穴位的承压极限,为功能理疗鞋的设计提供实际依据。     

慢跑鞋减震鞋垫的研究与开发

为了最大限度地降低慢跑过程中冲击力对人体的损害,本文结合足部整体结构及足底压力分布设计了慢跑鞋减震鞋垫以降低运动损伤的概率.分析了慢跑鞋减震鞋垫的主要作用、质量衡量指标,以及影响性能的主要因素.有针对性地选择基础鞋垫,以及前掌、后跟外侧、后跟内侧回弹垫的材料,制作出舒适性、减震性、稳定性好的慢跑鞋减震鞋垫,并阐述了未来优化方向及应用趋势,以期通过减震鞋垫的应用为慢跑者提供缓冲与保护,为慢跑鞋的市场发展打下坚实基础.     

跳绳运动鞋穿着感知测试比较研究

跳绳鞋作为运动鞋的一个品类,其功能主要达到具有弹性、缓冲、减震等效果。以台北市立大学体育学院10名体院专业学生为测试对象,参照美国某公司运动科学研究室的感知测试量值表,进行了2款不同品牌运动鞋的总体舒适度、长度及围度尺寸指标舒适度测试与评价和柔韧性、缓冲性、稳定性等功能指标舒适度测试与评价,并运用SPSS进行统计学分析。结果表明,该方法适宜评价运动鞋的舒适度和相关运动性能,对跳绳运动鞋研发设计及生产具有一定的指导意义。     

基于压阻传感器的智能鞋垫及运动采集分析

目前,人们对智能可穿戴设备需求日益增加,而智能鞋垫领域相关市场相对空白.因此,设计一款高效率、高灵活性、便捷、低成本的步态分析智能鞋垫,主要通过制作一种高灵敏度、宽检测范围及低响应时间的压阻式柔性传感器,以此作为鞋垫上的传感器检测足底压力,通过基于STM32F4芯片的采集电路进行数据采集,选用Python语言基于PyQ...