跆拳道运动员前横踢动作优势侧和非优势侧的生物力学偏侧性研究

目的:探索跆拳道运动员前横踢动作下肢优势侧和非优势侧的运动生物力学特征差异性。方法:采用Vicon三维运动捕捉系统、Kistler三维测力台和Deado电子护具计分系统,采集13名跆拳道运动员前横踢动作下有效得分时髋、膝、踝关节的运动学和动力学数据,使用Visual3D软件对采集数据进行逆向运动学和动力学计算,并对结果采用配对样本T检验的方法进行差异性分析。结果:(1)进攻腿:髋关节屈曲力矩峰值、膝关节伸展力矩峰值优势侧大于非优势侧(p<0.05),膝关节屈曲最大角度优势侧大于非优势侧(p<0.01),髋关节伸展力矩峰值、外展最大角度非优势侧大于优势侧(p<0.01)。(2)支撑腿:髋关节屈曲幅度、屈曲功率峰值、外展功率峰值优势侧大于非优势侧(p<0.05),髋关节外展力矩峰值、膝关节伸展力矩峰值优势侧大于非优势侧(p<0.01),髋关节伸展角速度峰值、踝关节跖屈力矩峰值非优势侧大于优势侧(p<0.05),髋关节外展角速度峰值、膝关节屈曲力矩峰值、踝关节旋外角速度峰值非优势侧大于优势侧(p<0.01)。(3)进攻腿击打力度值及进攻腿和支撑腿垂直地反力峰值两侧比较差异无统计学意义(p>0.05)、进攻腿击打速度优势侧大于非优势侧(p<0.01)。结论:在选取的评价指标中差异性p<0.05占13.5%、p<0.01占19.2%。优势侧进攻腿膝关节具有更好的运动表现,而非优势侧则进攻腿的不足需要支撑腿进行动作补偿。训练中可通过补偿性锻炼来提高双侧下肢的对称性,加强非优势腿的进攻和左右两侧腿交替击打协调性训练。在电子护具判罚计分下前横踢动作的击打力度值不存在显著性差异性,运动员可有目的性地控制击打的力量,降低单次击打的体能消耗,确保在比赛过程中保持最高效的身体状态。

跆拳道后横踢动作运动员膝关节肌肉用力特征

目的探索跆拳道后横踢动作膝关节的肌肉发力特征。方法通过DaeDo电子打分系统并配合Vicon光学动作捕捉系统、Kistler三维测力台,采集12名高水平竞技跆拳道运动员后横踢动作运动学和动力学数据,通过OpenSim软件进行模拟,计算膝关节的肌肉力、关节力矩、关节刚度及肌肉协同工作模式。结果进攻腿在提膝和击打时刻膝关节冠状轴力矩较大,矢状轴力矩在击打时刻达到峰值;支撑腿在提膝时刻膝关节冠状轴力矩最高,矢状轴力矩在击打时刻达峰值。进攻腿半膜肌和股二头肌长头在击打时段力量较大,支撑腿半膜肌和腓肠肌内侧头则在回收时段力更大。跆拳道后横踢动作中存在5种肌肉协同模式。结论后横踢动作运动员执行后横踢动作时,进攻腿、支撑腿的膝关节肌群肌肉力、关节力矩等存在较大差异,肌肉之间存在复杂的协同关系。

跆拳道运动员后踢动作时下肢双侧生物力学差异性

探讨跆拳道后踢技术动作时下肢优势侧和非优势侧的运动生物力学特征,对影响后踢技术完成率的影响因素进行分析。采用VICON三维动作捕捉系统和KISTLER三维测力台同步采集12名武汉体育学院优秀跆拳道运动员完成后踢动作下肢的运动学和动力学数据,采用配对样本T检验分析后踢动作优势侧和非优势侧之间的差异。结果表明:进攻腿髋关节屈曲力矩峰值(P=0.000)、功率峰值(P=0.006)非优势侧大于优势侧,外展最大角速度(P=0.014)优势侧大于非优势侧;支撑腿髋关节屈曲最大角速度(P=0.001)、伸展功率峰值(P=0.037)优势侧大于非优势侧,屈曲力矩峰值(P=0.022)非优势侧大于优势侧。进攻腿膝关节屈曲最大角度(P=0.003)、伸展功率峰值(P=0.044)优势侧大于非优势侧;支撑腿膝关节屈曲最大角度(P=0.006)、角速度(P=0.018)优势侧大于非优势侧,伸展最大角速度(P=0.022)非优势侧大于优势侧。支撑腿踝关节跖屈最大角速度(P=0.005)、功率峰值(P=0.035)、力矩峰值(P=0.005)优势侧大于非优势侧。进攻腿击打速度(P=0.002)、电子护具力度值(P=0.015)优势侧大于非优势侧。可见在提膝阶段,优势侧提膝时间更短,优势侧踝关节跖屈和非优势侧屈髋产生的能量输出更多;在踢击阶段,优势侧伸髋和伸膝的功率峰值较大,能有效提高击打速度;优势侧击打速度和击打力度值大于非优势侧,选择优势侧踢击可以提高后踢技术得分成功率。

服装不同部位面料差异对跳台滑雪飞行阶段气动性能的影响

目的:探讨滑雪服四肢和躯干部位搭配不同服装面料对跳台滑雪空中飞行气动性能的影响,助力跳台滑雪高性能服装的制备,提高比赛成绩。方法:采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,建立了我国某优秀跳台滑雪运动员典型姿势下的三维几何模型与网格模型,调用SST k-ω湍流模型求解RANS方程计算跳台滑雪飞行阶段运动员的气动特征。结果:1)滑雪服四肢和躯干部位在搭配不同面料时的压力分布总体规律基本一致,高压区主要集中在上半身、胯关节、膝关节等部位,肩部最为明显,低压区主要集中在身体侧面;2)无论是哪种搭配组合,在飞行阶段迎流面压力分布均较为集中,当躯干面料为4#、四肢面料选用1#时升阻比可达到最大。结论:1)跳台滑雪服面料差异对跳台滑雪飞行阶段气动特能产生较大影响;2)对该名运动员而言,四肢面料1#搭配躯干面料4#时运动员-滑雪板整体系统飞行阶段气动性能最优,比赛中跳台滑雪服可优选该种服装面料搭配方式;3)采用CFD方法分析服装面料差异对跳台滑雪飞行阶段气动特性的影响能够为跳台滑雪服面料的选材和个性化定制提供有效的辅助支持。

帆板迎风摇帆频率和幅度的动力学分析与设计

目的:探明迎风阶段摇帆频率和幅度组合方案对帆翼推进性能的影响,为运动员在迎风起航、紧急避让及迎风航行等过程提供个性和科学的摇帆调控建议,助力运动员对帆翼的科学操控。方法:确定运动员摇帆特征并建立帆翼运动模型,采用URANS方法,调用SST k-ω湍流模型,求解迎风摇帆时帆翼空气流场气动力变化规律。基于力学分析建立帆翼推进性能评价方法,并研究攻角20°的帆翼在风速3 m/s迎风、频率0.67~2.00 Hz和幅度2°~10°组合工况下的帆翼推力系数和能耗系数。结果:摇帆频率为0.67~1.00 Hz时,推力系数和偏航力系数平均值随幅度增加而增大;摇帆频率为1.30~2.00 Hz时,推力系数和偏航力系数平均值均随幅度增加呈现先增大后减小的趋势,配合幅度8°摇帆可使推进性能最优;摇帆能耗系数随幅度和频率增加而增大,高频大幅摇帆能耗是低频大幅的25倍,是高频小幅的10倍。结论:为促进运动员帆翼推进性能的最优,低频摇帆应配合较大的幅度,而高频摇帆则需配合适宜幅度。