下肢关节刚度对自由操落地冲击负荷的影响

目的:探讨下肢关节刚度对运动员下肢关节负荷的影响,为降低下肢损伤风险提供依据。方法:通过2台高速摄像机(300 Hz)采集男子自由操团身后空翻两周转体720°(后团720旋)落地站稳动作,利用SIMI解析(8 Hz)获取三维运动学数据,使用BRG.Life MODTM分别创建14环节人体刚体模型和自由操落地垫模型,模拟了人体不同下肢关节刚度条件下落地动作。结果:后团720旋落地,水平GRF分量约为2.5 BW,且膝、踝关节外展/外翻角速度较大,峰值负荷率约219.5 BW/s,峰值负荷率衰减为88.6 BW/s;膝、踝关节刚度增加40%,膝关节伸肌力矩峰值增加11.6%,屈肌力矩峰值降低5.2%;膝、踝关节刚度降低40%,膝关节伸肌力矩峰值降低21.9%。结论:后团720旋落地施加于膝、踝关节较大的横向作用力,冠状面关节力矩较大。增加膝、踝关节刚度,会增加膝关节伸肌力矩峰值,降低外展力矩峰值。

对自由体操首次完成前手翻连接直体前空翻转体900°动作的分析

对我国国家体操集训队队员肖俊峰在世界上首次完成的前手翻转体 90 0°的高难技术动作进行了高速摄影和测力试验。通过测试结果分析 ,得到了动作技术的一些特点 ,主要表现在 :前手翻采用屈臂撑地技术 ;前手翻脚着地时相身体姿态角合理 ;完成直体前空翻转体动作起跳过程中 ,左右方向上冲量较大 ;

自由体操落地致膝损伤的生物力学因素分析

目的:分析自由体操落地致运动员膝损伤的生物力学因素。方法:采用三维录像采集比赛中男子自由体操"直体后空翻转体540°"动作的运动学数据,建立仿真模型模拟不同体操落地垫力学特性和不同踝关节角度的落地动作,用地面反作用力、膝关节反作用力、膝关节力矩等指标综合分析运动员落地过程中膝的生物力学特征。结果:左、右脚垂直地面反作用力峰值呈非对称性(分别为48.27、43.18 N/kg);左膝比右膝使用相对较大的膝关节屈曲;峰值负荷率以及峰值负荷率衰减随落地垫刚度和阻尼的增加而增加;落地垫摩擦增加30%,左膝关节水平反作用力增加21.9%,左膝伸肌力矩、外展力矩均增加23%;踝背屈9°时左右下肢峰值负荷率及峰值负荷率衰减最大。结论:增加落地垫摩擦和踝跖屈均会增加膝负荷,落地垫摩擦和踝背屈是自由体操落地膝损伤的重要风险因素。

自由体操直体后空翻转体1080°接直体后空翻转体540°落地生物力学分析

新的体操规则鼓励高难度与高质量的动作,尤其是成串动作。采用三维录像解析法采集比赛中男子自由体操直体后空翻转体1 080°接直体后空翻转体540°动作的运动学数据,然后用建模仿真的方法重现实际动作,综合分析落地时关键的运动学和动力学特征。结果发现,运动员成功完成了串连接动作,并落地站稳:第1次落地身体姿态角度比较理想,有助于快速制动以及2次起跳,膝髋关节肌群成为对抗落地冲击力的主体;此外,落地后身体仍在旋转,导致两侧下肢负荷存在较大差异,使得损伤风险较高;第2次落地,尽管身体姿态角偏低,不利于平稳落地,但运动员控制能力较强,通过较大的膝关节屈曲保持身体平衡,成功站稳。