运动时不同鞋—作用表面之间摩擦特性的生物力学分析

论文摘要

本研究旨在通过对几款国内品牌运动鞋摩擦系数的测定和比较,检验几款鞋在特定的表面下的摩擦特性;探索测定不同鞋——表面摩擦特性的方法;分析不同鞋—表面摩擦力对动作结构的影响;为鞋制造商提供检测运动鞋摩擦特性的方法依据,提供改进运动鞋设计的意见。本文实验以北京体育大学30名足部无疾病和损伤史的大学生为测试对象,选取5款运动鞋和四种测试材料:刚性表面(即测力台)、塑胶表面、木板和人造草皮。测试时,将各种材料固定于Kistler测力台表面,受试者分别穿上五款样鞋,在四种表面上完成行走、慢跑、侧滑步、跳跃和单腿180度转身五个动作。利用测力台收集不同鞋—表面的条件下测量一定的动力学参数,来分析各个动作中不同鞋—作用表面的摩擦特性。同时用两台高速摄影机进行平面定机拍摄,保证录像的完整性及可参照性,为动力学参数之比较作定性的分析并提供必要的辅助。研究获得了以下结果和结论:(1)步行和跑步时,摩擦系数变化呈“S”形曲线,在着地瞬间和离地瞬间各有一个峰值,且第二个峰值为单支撑阶段的最大摩擦系数|CoFy|m;步行|CoFy|m出现的时间约为总时间最后的10%,慢跑动作约为总时间最后的6%;单腿180度转身动作中,|Mz|出现的时间约为总时间最初的10%—20%。(2)步行时,|CoFy|m的变化范围是0.406—0.589,最大值是C鞋与塑胶表面,最小值是A鞋与刚性表面、E鞋与木板。慢跑时,|CoFy2|的变化范围是0.377—1.119,最大值是B鞋与人造草皮表面,最小值是A鞋与木板。(3)单腿180度转身动作中|Mz|的变化范围是13.12—31.18牛顿米,最大值是C鞋和塑胶表面的组合,最小值是A鞋和木板的组合。其中四种组合的|Mz|＞25牛顿米,有引发损伤的可能。(4)综合比较不同鞋和表面的数据,发现作用表面对摩擦特性的影响大于运动鞋的效果。(5)不论是相同表面不同样鞋,还是同一双鞋不同表面的条件下,|Mz|的分布都表现出很大的差异,说明就对抗扭转的效果而言,鞋和作用表面都有很大的影响。(6)步行和慢跑时,Ty1和|CoFy1|负相关,且Ty1存在显著性差异;Ty2和|CoFy2|正相关,但差异不大;单腿180度转身动作中,TMz和|Mz|负相系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1.前言
• 1.1 选题依据
• 1.2 研究目的
• 1.3 符号说明
• 2 文献综述
• 2.1 运动鞋成为生活不可缺少的部分
• 2.2 运动鞋性能和摩擦
• 2.3 运动鞋的摩擦力
• 2.4 对鞋—表面摩擦特性的测量手段
• 2.5 人体附着摩擦力测试的方法存在的问题和改进方法
• 2.6 探讨和假设
• 3.研究对象与方法
• 3.1 研究对象
• 3.2 实验设备和材料准备
• 3.3 实验方法
• 4.实验结果
• 4.1 |CoFy|m和|CoFxy|m关系的分析
• 4.2 步行和慢跑时,同一双鞋在不同表面摩擦特性的比较
• 4.3 步行和慢跑时,穿着不同样鞋在同一表面运动时摩擦特性的比较
• 4.4 表面和鞋的综合比较
• 4.5 180°单腿转身动作的摩擦特性
• 5.分析和讨论
• 5.1 |CoFy|m和|CoFxy|m关系
• 5.2 步行和慢跑时,同一双鞋在不同表面摩擦特性的分析
• 5.3 步行和慢跑时,穿着不同样鞋在同一表面运动时的分析
• 5.4 表面和鞋的综合分析
• 5.5 180°单腿转身动作的摩擦特性
• 6.结论和建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果