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人体运动生物力学原理和运动鞋的结构优化

 姜太公人生如梦 2018-07-10



人体生物力学原理和运动鞋结构优化

几乎所有运动都离不开脚,而包裹足部的脚也跟运动息息相关。为了保护运动中的足部,提升运动效率,需要对运动鞋进行针对性设计。运动鞋的技术进步和结构优化离不开生物力学研究,必须遵循人体运动的生物力学原理

运动鞋的核心技术主要体现在鞋底科技上。早期的生物力学研究多集中在在足的形态和结构,运动学和动力学的测量和分析上;现在,由于高技术和新式材料的出现和应用,该项研究的进展主要依靠生物力学测量与分析技术的进步。

足—鞋生物力学研究

“足—地”、“足—鞋”、“鞋—地”的接触界面间相互作用的生物力学问题,是运动鞋制造商关注的重点。众多学者研究了不同类型的运动鞋对跑和跳的影响,得知鞋底的软、硬度,不同结构设计会导致不同的地面反作用力,并产生不同的运动学参数。

地面条件不同,足与地之间形成的运动界面不同。在复合式地板(硬质)和EVA泡发地板(软质)上运动,其足底压力和分布特征具有显著性差异。运动材料过软或过硬,都可能造成运动性足伤害,并影响运动表现;在不同地面条件下(地毯、草地、混凝土界面)行走时,足底压力特征显著不同;足底各部位的压力相对平均,可有效降低足运动伤害;在室内田径场进行实验发现,调节场地的硬度可以降低足部承受的压力,减少足部损伤。

柔性缓冲系统可延长足底撞击力的作用时间以减少力值,并增大足底受力面积减少压强;通过测量各种运动鞋跑步时的足底压力分布,普遍认为运动鞋的鞋底材料和结构是引起足伤痛的主要原因;骨压裂、筋膜炎、脚跟疼痛、跖骨疼痛等都源于足底各部位的压力过载。一般的足伤痛治疗方法通常使用缓冲垫,通过矫正的方式重新分布足底压力或改变鞋的结构。

从鞋子结构上来说,不同的运动鞋可通过鞋的中底材料及鞋底结构进行力量吸收与释放,以缓冲足底所受撞击力,达到预防、降低足部疼痛和足受伤;鞋内垫的硬度变化会改变力对足部骨结构的作用,并可能导致骨疲劳性损伤。柔软内垫会减小韧带牵引张力,而内垫坚硬则会相反。








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