单侧负重对足底压力和稳定性的影响研究

单手提重物在日常生活和工作中很常见,不对称负重不仅增大下肢载荷,而且使人-手提物重心偏离正中矢状面,可能导致足底水泡、应力性骨折和摔跤风险增大。用1 m的压力板测量了15名健康男性大学生分别手提7 kg和14 kg重的包行走时的垂直地面反作用力和足底压力中心,用1 m的测力台测量静止站立30 s时的地面反作用力,以此为依据分析单侧负重对人体稳定性、足部冲击和步态的影响。结果表明,在实验的两种负重时,足底压力绝对值增大,相对值不变,稳定性降低,步态改变。针对经常性单侧负重群体的功能鞋设计,需要增大鞋底缓冲性能以减小损伤,增加鞋类稳定性以减小摔跤风险。

软土盾构法隧道管片接头位置的优化研究

盾构法隧道衬砌结构由若干管片通过各种连接件 (如螺栓等 )拼装而成 ,因此相邻管片之间存在接头。本文在讨论接头位置对衬砌结构刚度、周围土层抗力分布形式以及结构本身内力、变形等影响的基础上 ,试图对接头位置的优化提出一些建议 ,以期能给衬砌结构设计提供参考。

竞走运动的足底压力及身体姿态特征分析

竞走作为一项流行运动与人类其他行走方式有着根本的区别。本研究的目的是描述竞走过程中的动力学和运动学指标与正常走各指标的差异,探讨受限于竞走规则的动作是否会造成对竞走运动员的潜在伤害。研究选取14名优秀竞走运动员作为测试对象,使用Rs-scan测力板和3台SONY摄像机采集竞走和正常走的动力学和运动学指标,采用配对T检验的统计学方法来比较两种行走方式的指标差异。在竞走中,足跟外侧(Hl)和足跟内侧(Hm)压力峰值、地面反作用力第一、第二压力峰值和谷值大小、压力中心曲线在前后方向和左右方向的位移等指标都显著大于正常走。支撑腿着地时伸直的膝关节引起了足跟外侧(Hl)和足跟内侧(Hm)压强峰值的增大;竞走中较大的水平速度、较大的水平冲力和较快的踝关节背伸速度分别造成了地面反作用力第一、第二峰值和谷值的增大;更多的大脚趾肌肉用力和较大的髋关节内收动作造成了竞走时足底压力中心曲线在前后方向和内外方向的位移增大。竞走时较大的足跟部位压力峰值和较大的踝关节外翻角度以及大脚趾肌群的过度利用可能是由竞走规则导致的潜在伤病因素。

三级跳远运动员神经肌肉功能和负荷机制的研究

通过实验法和数理统计法,对河北体育学院7名三级跳远运动员的三跳进行了动力学分析,探讨了三级跳远神经肌肉的功能和腿部着地时的冲击负荷特征,特别是对地面反作用力、足底压力和肌电图活动之间的相互作用及三者之间的相互联系。研究表明:三跳最大的地面冲击力是在第二跳;两脚前脚掌的足底压力与三级跳的成绩呈高度相关,最大压力峰值出现在脚后跟和前脚掌下面;肌肉预活动时后腿伸张肌呈现高速率活化特征。

人体动态和静态地面反力检测系统的研制

目的:研制一种集成检测动态行走和静态站立的地面反力分析系统。方法:设计三维测力台检测地面反力,开发数据采集、计算和分析的专用计算机软件。结果:利用该系统不仅可以检测行走过程中三个方向的地面反力,而且可以检测站立时压力中心曲线,计算其动摇长度、面积等特征值。结论:在测试常规行走的三维测力台上增加测试平衡能力的功能,可以丰富设备的功能,提高设备的利用率。

不同篮球鞋足底压力的差异性研究

探讨3种篮球鞋在不同速度下的足底压力分布特征,为指导业余体育爱好者和专业运动员选择适合的篮球鞋和健康运动提供科学、可靠的参考依据。采用德国Novel公司的Pedar鞋垫式(in-sole)足底压力测量系统,对6名篮球专业的大学生穿着不同品牌的篮球鞋(NIKE FLIGHT96、ADIDAS TSPROMODEL和ANTA"霸道"三代)在步行(1m.s-1)、慢跑(1.5m.s-1)和中速跑(2m.s-1)3个速度下进行足底压力测试。结果发现:在3种速度下的整足和分区的最大地面反作用力、最大足底压强、均值足底压强和力量—时间积分值这4个参数显示有差异或显著性差异。结论为不同篮球鞋在足弓区和足跟区的差异较大,适合不同类型的专业运动员和业余篮球爱好者。

渗流效应对基于广义非线性屈服准则洞室弹塑性解的影响

考虑渗流效应,基于广义Hoek-Brown非线性屈服准则,推导出圆形洞室围岩塑性区半径、洞壁径向位移和洞室周边径向应力的数值解。绘制在考虑渗流的情况下和基于广义Hoek-Brown屈服准则的不同围岩条件下,圆形洞室内外水头差h与R/e(R为塑性区半径,e为洞室半径)的关系曲线、围岩特性曲线和径向应力的分布曲线。研究结果表明:在水头差相同时,位于较差围岩中洞室的塑性区比位于较好围岩中洞室的塑性区发展快;在支护力相同时,支护结构对处于较差围岩中的圆形洞室洞壁位移约束效果较差;在围岩质量较差时,渗流效应对圆形洞室径向应力的影响比围岩质量较好时的影响大。

基于统一强度理论的深埋圆形岩石隧道收敛限制分析

基于统一强度理论和非关联流动法则,考虑中间主应力、围岩软化、剪胀和塑性区较小弹性模量等综合影响,推导了深埋圆形岩石隧道围岩特征曲线解析新解。采用较合理的Vlachopoulos公式确定隧道纵向位移释放系数,利用收敛限制法对比两种支护起始位置方法下支护压力的差异。研究结果表明:统一强度理论参数对围岩特征曲线和隧道纵向变形曲线的影响显著,考虑中间主应力效应可以更加充分发挥围岩的强度潜能,塑性区弹性模量和剪胀参数对围岩特征曲线的影响显著,不同支护起始位置方法确定的支护压力差异明显。

短跑地面支撑反作用力研究综述

短跑时,作用于脚上的地面反作用力包含了有关跑的力学的大量信息。伴随短跑技术改变的地面反作用力的改变与运动成绩的提高有直接的关系。从短跑时地面支撑反作用力的时间―力值曲线、冲量、压力中心变化以及支撑反作用力与肢体各环节的作用等方面,对以往研究进行了总结评述,并探讨了未来的可能探索方向。

压力鞋垫的足-地面反力预测模型与分析

为方便医生对病人日常生活状态下足-地面反力的远程监诊,设计了鞋垫式足底压力测量系统。在足底压力的动态测量过程中,压力传感器的模拟信号经过放大滤波调理和数模转换后,通过Zigbee无线模块发送至SQL数据库,使用LabVIEW后处理程序实现足底压力的远程读取。基于足底压力数据,利用多元线性回归算法建立了足-地面反力的多元线性回归模型,发现FSR402传感器在测量10 N以下的压力时精度较高,当压力达到10 N及以上时精度显著下降。鞋垫式压力测量系统通过2次对比实验所测的测量值和预测值之间的误差为0.2488%和0.7318%,位于工程应用可接受的误差范围之内,而产生的误差以及预测力负值的原因是传感器精度和足部与鞋垫之间的黏弹性。

背包对儿童足部生物力学性能影响的研究进展

通过查阅国内外背包对儿童足部生物力学性能影响的相关文献,综述了背包影响儿童行走时地面反作用力、足底压力以及步态时空参数的研究进展。结果表明,过重的书包影响儿童的平衡,易造成前脚掌疲劳及损伤;为了不影响儿童的正常发育,儿童背包质量不宜超过20%身体质量(BW);而儿童背包行走通常是一个长距离的过程,长距离行走后对地面反作用力和足底压力分布是否有影响,还需学者们进行深入研究与探讨。

基于多坡度运动的岩羊垂直地反力特征

为了给具有优异攀爬性能的仿生四足机器人提供仿生蓝本,以岩羊为研究对象,利用内嵌压力板的可变坡度斜坡通道,测试其四肢垂直地反力在不同坡度上的变化规律.结果表明,岩羊在平地上行走时,前后肢左右两侧的垂直地反力峰值和垂直冲量完全对称,前肢对称指数分别为99.16%、99.62%,后肢对称指数分别为98.65%、99.42%.随着坡度的增加,岩羊调整四肢的垂直地反力分布以防止跛行,导致左右蹄的对称性指数出现波动.当岩羊在平地行走时,前肢比后肢承受更多的垂直地反力,后肢承受的垂直地反力随着坡度的增加逐渐增多.岩羊肢体左右侧的差异性指数随坡度的变化具有相似性,当坡度为0~35°时,岩羊肢体左右侧差异性指数的均值分别为1.298、1.3057、1.1744、1.22375、1.0175、0.8905、0.7778、0.7535.

年龄对正常人步行时足底压力中心轨迹的影响

目的 研究年龄对正常人步行时足底压力中心（COP）轨迹的影响。 方法 选取受试对象（正常人）50例，其中包括青年组25例和老年组25例，采用AL-600型步态与平衡功能训练评估系统对2组受试者进行步态测试，步态监测指标包括足底压力中心总轨迹长（COPD）、各支撑相亚期［首次触地期（LR）、单腿支撑期（SPS）、足蹬离期（PS）］COP在左右方向的平均偏移（COPD-X）及前后方向的平均偏移（COPD-Y），比较2组研究对象步态相关参数间的差异。 结果 青年组和老年组的COPD值分别为（27.88±3.09）cm和（41.03±4.93）cm，老年组COPD较青年组大，差异有统计学意义（P〈0.05）。与组内LR亚期同指标比较，2组对象SPS亚期COPD-X和COPD-Y值均较小（P〈0.05）。与组内SPS亚期同指标比较，2组对象PS亚期COPD-X和COPD-Y值均较大（P〈0.05）。2组对象SPS亚期同指标与组内LR亚期同指标比较，差异无统计学意义（P〉0.05）。与青年组同亚期同指标比较，老年组对象LR亚期的COPD-X值、PS亚期的COPD-X和COPD-Y值均增加，差异有统计学意义（P〈0.05）。2组对象LR亚期的COPD-Y值、SPS亚期的COPD-X和COPD-Y值比较，差异无统计学意义（P〉0.05）。 结论 老年人COPD、COPD-X及COPD-Y较青年人大，跌倒风险增加；步态周期内支撑相各亚期步态参数不同，LR和PS期变异更能显示出步态的稳定性差异。

不同年龄正常人步行后足底压力中心轨迹的变化

目的探讨不同年龄组正常人步行后足底压力中心轨迹的变化。方法选取正常受试者50例,分为青年组和老年组,每组25例。采用AL-600型步态与平衡功能训练评估系统对2组受试者进行步态测试,分别测试2组受试者步行前、步行10 min后及步行15 min后步态相关参数变化,步态检测指标包括各时间段足底压力中心总轨迹长(COPD)、足底压力中心在左右(COPD-X)及前后(COPD-Y)方向的平均偏移。结果与组内步行前比较,老年组步行10 min及15 min后的COPD、COPD-X、COPD-Y均增大(P<0.05),青年组仅步行15 min后COPD[(37.73±2.16)cm]、COPD-X[(1.95±0.22)cm]、COPD-Y[(2.11±0.27)cm]增大(P<0.05)。老年组各时间点的COPD、COPD-X及COPD-Y均较青年组大(P<0.05)。结论老年人步行后的足底压力中心轨迹值增大;青年人步行初始阶段的足底压力中心轨迹值变化不大,但延长步行时间后,相关参数值增大,且步态稳定性下降。