不同材料鞋垫对滑板豚跳动作足部减压效果的影响

目的豚跳是滑板的常见动作,在落地瞬间地面会对下肢产生较大冲击。滑板鞋垫可以有效吸收和分散足底受到的冲击力,预防损伤。本研究对比使用不同材料的鞋垫完成豚跳动作时足部高应力区域的力学响应,为滑板鞋垫的分区和减压设计提供参考。方法基于足-滑板鞋-滑板多体耦合模型,根据Pedar足底压力鞋垫获取的足底压力-时间曲线选取落地缓冲阶段足底软组织应力峰值最大时刻的足底应力云图进行分区设计,提取足底应力>30 k Pa的区域作为高应力区域。分别使用弹性模量为1.04、2、3、5、11.7 MPa的材料对高应力区域进行填充,其他区域使用弹性模量为5 MPa高密度EVA材料。在每种材料的高应力区域随机选择15个样本点,使用独立样本t检验分别对比不同材料对足底应力的影响。结果与整体使用5 MPa的高密度EVA材料相比,使用弹性模量为1.04、2 MPa的材料可以显著降低足部跖骨区域应力(P<0.05),弹性模量为11.7 MPa的材料足部跖骨区域应力会有增加趋势。结论足部第一跖骨及第三、四跖骨区域为豚跳动作的应力集中区,有较高的损伤风险。对足部进行高应力区域选择弹性模量较小的材料进行填充有利于减小足底最大应力,使足底应力分布更为均匀,从而防止落地时应力过大造成的足部损伤。