25～27岁肥胖男青年自然行走时足底压力分析

为探究肥胖男青年与体质量正常青年自然行走时足底压力参数变化情况,以东北某大学非体育专业25~27岁16名男性研究生为研究对象,其中肥胖男青年8人为肥胖组,体质量正常男青年8人为对照组,运用实验法、文献资料等研究方法,通过二维测力平板(Foot scan 7 USB2 gait system)对自然行走时的步态进行了动力学测量与分析。结果表明:肥胖男青年自然行走时足部的最后离地区域是第2~5趾骨,而体质量正常男青年是第1趾骨;肥胖男青年在足弓部位的接触时间明显早于体质量正常男青年,离地时间却晚于体质量正常男青年;肥胖男青年第5跖骨压强、足弓压强、足跟接触面积、足弓压强负荷率、足弓外侧压强负荷率和足弓冲量明显大于体质量正常男青年;而体质量正常男青年第1趾骨压强、第1趾骨冲量、足跟内侧压强负荷率明显大于肥胖男青年;肥胖男青年足底特定区域的最大峰值压强、压强负荷率、冲量、接触面积与体质量、脂肪占身体的质量分数呈显著正相关。     

青年人自然行走过程中起落脚位置特征

为研究青年人自然行走过程中起落脚位置特征及其在步态分析中的作用,采集了57名18～24岁的青年男性穿着同种实验鞋10次自然行走的足底压力数据,计算步态运动过程中落脚与起脚相对位置描述参数以及压力中心轨迹线在冠状面上的变化幅度,并测量实验鞋穿用两个月后前后边缘磨损最重点的位置,最后对实验所得数据进行分析。结果表明,同一人多次行走过程中,起落脚相对位置无显著差异;且起落脚位置与鞋底前后边缘磨损最重点位置以及压力中心轨迹线在冠状面上的变化幅度之间均存在相关关系。可见,青年人自然行走状态下,落脚与起脚相对位置有较好的稳定性;鞋底前后边缘磨损最重点位置能够反映受试人员起落脚的位置;起落脚位置偏内的人步态运动过程相对更加平稳。     

不同年龄健康人平地行走时足底压力对比分析

针对年龄因素对成年人平地自然行走时足底压力的影响进行研究.采用三维测力台系统,对20名不同年龄段的健康成年人在平地自然行走时的地面反力进行数据采集,经归一化处理后得到足底压力在前后、左右、竖直3个方向上的力-时间曲线图,运用统计学方法对步态特征量进行统计分析,把不同年龄段人平地自然行走时的足底压力分布进行对比分析.结果表明,不同年龄段人在平地自然行走时的足底压力分布存在一定程度上的差异性:老年组在竖直方向和前后方向上的步态时间参量要小于青年组,这可能是由于老年人行走时步长较小,使得身体重心经过髋关节的时刻要早于青年人.     

基于足底压力测试系统对压力中心轨迹线稳定性分析

为了分析压力中心轨迹线的特征变化,探究压力中心轨迹线的二维坐标特征和压力特征,利用Footscan足底压力测试系统采集24位受试者10次赤足行走数据,运用SPSS 19.0统计分析软件分析随时间连续变化的二维坐标和各接触区域压力之间的关系,结果表明压力中心轨迹线具有较强稳定性。     

单侧负重对人体足底压力特征的影响研究

为探究人体不同单侧负重方式与负重重量行走时足底压力分布特征,分析单侧负重对不同性别人群带来的足底压力变化,选取30名男性与30名女性受试者分别在单肩、手提与斜挎背包3种负重方式下以自身体重的0％、5％、10％ 与15％ 等4种负重重量下行走,利用Medtrack足底压力板测量足底压力峰值和压强峰值.结果表明:单肩背包时...     

足底压力分布年龄差异分析

目的:通过对不同年龄段人群行走时足底压力分布的记录和分析,解释步态特征的年龄差异本质,为足迹年龄分析提供科学依据。方法:利用FOOTSCAN足底压力分析系统采集20、30、40、50四个年龄段人群的足底压力数据,并进行比较。结果:通过对数据的观察分析发现,足底各区压强作用时间和大小伴随年龄的推移发生规律性改变。结论:科学实验证明行走步态特征的年龄差异确实存在,并且变化规律能够为足迹年龄分析的方法提供依据。     

健康女大学生步行和慢跑运动模式下足底压力中心轨迹相似度分析

应用 footscan® 足底压力测量系统, 对 32 例健康女大学生被试在步行和慢跑时足底压力中心(centre of pressure, COP)轨迹的变化规律进行不同运动模式下的对照研究, 分别分析左足、右足在5 次步行或慢跑时整个支撑期的COP 轨迹及其相似度。结果表明: 1) 不同运动模式(步行与慢跑)的COP 轨迹相似度低于0.25; 2) 同一运动模式(步行或慢跑)下, 左侧、右侧的COP 轨迹均具有很高的相似度(大于0.91)。其中被试内(同一被试) COP 轨迹相似度高于被试间(不同被试), 且前者方差低于后者, 差值具有显著意义; 被试内(同一被试)同侧足之间的COP 轨迹相似度高于异侧足间, 差值具有统计学意义。通过分析得到: 步行和慢跑两个运动模式的COP 轨迹相似度很低, COP 轨迹可以识别不同的运动模式; 运动模式相同时, 不同被试间的COP轨迹相似度较高, 且同一被试内同一侧的COP 轨迹相似度更高。研究结果可以为临床诊断、康复评定、矫形处方和运动训练等提供参考依据。     

人体足底-蹦床接触动压力实验研究

为了在提高蹦床运动成绩的同时避免蹦床运动员在训练和比赛中受伤,需要了解运动员在触网过程中足底的受力状态与压力分布规律。本文通过实验研究方法,对两名运动员在蹦床上的运动过程进行了人体足底与蹦床接触压力的实测,测得了运动过程中的足底的动态压力分布。进而通过实验数据分析,获得了运动员和蹦床接触瞬间足底的动态压力分布规律。研究结果表明,蹦床运动过程中运动员的足底在接触瞬间产生的最大动压力可达其静态压力的4-5倍,因此在蹦床运动中防止足底接触动压力损伤是十分必要的。     

在跑台上以不同的速度和坡度慢跑时足底压力分布的性别比较

旨在探讨在跑台上以不同的速度和坡度跑步时足底压力分布的性别差异,采用Medilogic Insole Measurement足底压力测试系统(德国)测量足底各区的压强峰值及接触时间等足底压力参数。受试者男女各18名。跑台速度设定为:1男生:2.5 m/s、3.3 m/s和3.8 m/s;2女生:2.2 m/s、2.5 m/s和3.3 m/s。男女坡度相同,均为0%、5%和10%。首先,跑台的坡度设为0%,受试者先以2.5 m/s的速度跑步,继而速度渐进,再换以不同的坡度完成实验;女生初始速度为2.2 m/s。1当速度为2.5 m/s时,男女两性足底各区域的压强峰值均随着坡度的增加而增加,在足跟区、足前区及足内侧区的性别差异非常显著(P0.01);2速度为3.3 m/s时,男性足底压强峰值仍与坡度成正比,而女性足底各区域压强峰值的变化却不太明显。同时,除在足跟区、足前区及足内侧区的性别差异非常显著外(P0.01),在坡度为5%与10%之间时足外侧区的性别差异显著(P0.05);3在2.5 m/s和3.3m/s时,足前区、足内侧区及足外侧区的接触时间均有非常显著的性别差异(P0.01),且女性足底各区域接触时间的变化率较男生大;当速度为3.3 m/s时随着坡度的升高,其接触时间的变化率更大,而男性在这两个速度下的时间变化不太明显。另外,在速度为3.3 m/s,坡度为10%时,男女两性在足跟区的接触时间差异显著(P0.05)。结论:1当速度为2.5 m/s时,足跟区、足前区及足内侧区均存在显著的性别差异。当速度为3.3 m/s时,女性足底各区域压强峰值的变化不太明显;2当速度为2.5 m/s和3.3 m/s时,足前区、足内侧区及足外侧区的接触时间均存在着非常显著的性别差异。女性足底各区域接触时间的变化率较男性大。通过对不同的速度和坡度跑步时男女两性足底压力分布的性别差异,可能为不同性别运动损伤的预防提供参考。     

不同鞋跟高度对肥胖青年女性自然行走步态足底压力分布的影响

为确定肥胖青年女性穿不同鞋跟高度鞋自然行走时足底压力参数变化,运用实验法、文献资料等研究方法,通过Footscan足底压力解析系统对20名平均年龄在（20．1±1．02）岁的肥胖青年女性穿平底鞋和穿不同鞋跟高度鞋行走时的步态进行动力学测量与分析。结果表明：随着鞋跟高度的增加,肥胖青年女性在自然行走的过程中,足底第2跖骨和第3跖骨的峰值压力逐渐增大,足跟内侧和足跟外侧的峰值压力逐渐减小,压力中心轨迹在X轴方向上逐渐增加,在1,轴方向上逐渐减小。     

高尔夫球挥杆击球过程中重量转移的足底压力分析

目的:对高尔夫球员挥杆击球过程中的足底压力数据进行分析,旨在探讨高尔夫球技术运用效果和重量转移之间的关系。方法:在高尔夫练习场使用Zebris Fdm-s压板和摄像机同步采集4名技术定型期球手,要求选手连续击球,按照落点效果分别记录较好击球和较差击球,数据由压力板自带软件导出处理后进行独立样本t检验。结果:上杆初期、后期和下杆初期时间比为7:6:3,挥杆各特征时刻球手足底压力分布不同组间比较差异不明显,下杆初期不同组别在虽然在COP速度、水平位移、垂直位移以及轨迹斜率指标上不存在显著差异,但在位移上存在显著差异。结论:使用压力板能及时观测高尔夫球手击球过程中重量转移的变化,技术关键集中在下杆初期阶段,杆顶点时刻更倾向于双足维持均衡,同时身体扭转相对更充分。     

不同跟高的增高鞋垫对人体足底压力和稳定极限的影响研究

在足迹检验过程中,常遇到嫌疑人伪装作案鞋的情况,其中穿着增高鞋垫升高鞋跟高度,使鞋底压痕不完全同于真实情况是其中一种。由于基层技术人员的时间、经验不足等主客观原因,不真实的步法特征非但无法提供有价值的线索,还会误导侦查。针对这种情况,通过使用Footscan足底压力测试系统与Novel鞋垫系统统计30名某公安院校学员穿运动鞋及穿有增高鞋垫的运动鞋行走时的压力参数,比较二者在足底7个分区的压力分布、峰值压强、冲量、足底压力中心、接触时间以及稳定极限,说明穿用增高鞋垫前后机体在足底压力分布和稳定极限上的差异。以此为精确刻画嫌疑人特点提供途径,为公安机关侦查破案提供帮助。     

基于足底压力的人体重心轨迹包络面积算法

为了评估人体平衡功能,需要计算人体重心轨迹包络曲线的面积,提出了一种包络曲线的计算方法。首先,通过足底压力采集系统获取足底压力数据,计算得到人体重心点;然后,提出了一种基于斜率逐步比较的重心轨迹包络凸多边形构造法,通过斜率比较筛选出包络凸多边形的顶点;最后,根据斜率大小对凸点进行排序,通过三角形面积累加得到包络凸多边形的面积。计算实例证明,提出的算法与经典的快包法相比提高了人体重心轨迹包络曲线面积的计算速度,算法具有良好的稳定性,稳定性差值在±0.01 s之内,算法的时间复杂度为O(nlgn),可有效应用于人体重心轨迹包络面积的计算。     

蹦床运动员基本技术动作的足底压力分布研究

以上海市蹦床队11名一线运动员为研究对象,通过视频与足底压力同步测试的研究方法,对蹦床运动员的预跳和5个蹦床项目最基本的技术动作进行测试,获取蹦床运动员在完成测试动作过程中的足底压力数据,通过统计学方法对数据进行整理与分析,并结合蹦床运动特点来分析和讨论蹦床运动员在完成不同类型基本技术动作过程中足底压力的分布的特点及触网起跳过程足底压力分布的一般规律。研究结果显示蹦床运动员在完成不同类型的技术动作触网阶段技术动作相同。在触网过程中受试者足底压力表现为足第五趾骨区和足跟区压强峰值最高。蹦床运动员压力中心在水平方向表现在压网阶段压力中心相对稳定,起网阶段偏移明显,影响起网阶段压力中心偏移的主要原因是蹬伸时刻双足用力不均衡。     

6～7岁肥胖儿童自然行走时的步态与足底压力分析

运用实验法、数理统计等研究方法,通过二维测力平板(Foot scan 7.0 USB2 gait system)和高速摄像机(Fastec Imaging)对东北师范大学附属小学32名6~7岁小学生平地自然行走时的足底压力与步态特征进行测量与分析,探究肥胖儿童与体质量正常儿童自然行走时的相关参数指标的差异情况。结果表明,肥胖儿童步态周期、双支撑时间、步宽明显大于体质量正常儿童,而体质量正常儿童摆动时间、足放平时间、单步长和相对步长明显大于肥胖儿童。肥胖儿童与体质量正常儿童足底各区域峰值压强、冲量值从大到小的顺序存在差异,压力中心轨迹在X轴方向上摆动范围较大,在Y轴方向上摆动范围较小,左右足的步向角大于体质量正常儿童,而足跟着地角小于体质量正常儿童,应引起社会各界的关注与重视。     

基于接触力学的路面构造粗糙度评价

为了给路面抗滑构造设计与优化提供指导,使得设计的隧道水泥混凝土路面具有更好的抗滑性能,针对目前路面抗滑性能评价指标的不足,基于轮胎与路面接触作用机理,从接触力学的角度提出一种轮胎有效接触界面的构造粗糙度评价方法。通过对四种不同路面的胎/路接触应力分布特性进行比较,对接触应力分布非均匀性和应力集中效应进行分析,并提出了相应的评价指标。结果表明:结合室内试验与现场路面压力胶片测试,不同路面上的轮胎接触应力分布为典型的非均匀分布状态,且具有一定的随机分布特性,可以从接触力学的角度反映路面构造分布形态。应力峰值可以表征单点构造峰顶接触应力最大值,直接反映了路面构造与轮胎的包络变形程度,而Weibull模量可以从接触界面上进行整体的应力分布均匀性评价,属于间接性面域评价指标,二者的结合能够更加全面地进行路面的构造粗糙度评价。     

蹬痕形成和变化的生物力学基础研究

目的蹬痕是起足阶段的主体痕迹,全面了解和掌握其形成过程和机理以及特征变化规律是深入挖掘足迹信息的前提,也是准确进行足迹分析的重要保障。方法利用足底压力测量系统采集人体平地自然行走时足-地相互作用的时间、空间和力学参数,对足与地面接触的全过程进行量化分析,对蹬痕形态特征进行直观观察和比较研究。结果不同年龄人群由于生理机能和运动能力等差异,起足动作、蹬痕反映均有明显差异。结论通过综合分析蹬痕形成过程足-地相互作用的生物力学参数和足迹步态特征,有助于正确理解和应用蹬痕分析年龄等人体自然条件,为侦查提供更加准确的方向。     

股骨头坏死运动员术后步态与足底压力研究

中国体操是夺金大项,但由于训练量和个人体质等原因,体操运动员损伤很多,尤其是髋关节损伤。分析异常步态形成的原因,为康复评定提供依据是目前该领域的研究热点。观察患侧股骨头坏死的退役运动员一例,进行步态与足底压力测试,对比手术后10年的步态与正常人步态。并进行双侧赤脚拄拐与不拄拐的对比分析,分析异常步态形成的原因,为康复评定提供依据。研究对象为退役体操运动员一例。实验采用OPTPJUMP步态分析系统及Zebris测力板,分别进行赤脚拄拐与不拄拐的步态实验。实验铺设两米的步道,两侧为OPT-PJUMP步态分析系统采集装置,采集赤脚不拄拐与拄拐的步态实验数据,采集两组数据。足底压力实验采用Zebris测力板,受试者赤脚不拄拐和拄拐行走,分别使患侧足和健侧足踏在测力板上一次,采集患侧足和健侧足数据各两组。受试者实验数据表明,受试者支撑时相大于正常人,摆动时相小于正常人;受试者步长平均为54.25cm,介于正常人的50-70cm之间;患侧拄拐与不拄拐前后峰值变化差异大,健侧拄拐与不拄拐前后峰值差异不大;足底压力中心轨迹曲线两侧赤脚时从后跟至脚前段二三跖骨再转向第一趾。     

颗粒堆底面压力凹陷的离散元模拟分析

颗粒堆底面中心出现正压力凹陷现象,与颗粒堆的形成方式具有相关性。本文通过离散元PFC2D颗粒流方法对颗粒堆的形成过程进行模拟:包括颗粒的生成,通过漏斗口自由下落,以及在底面堆积形成颗粒圆锥状颗粒堆。得到形成的颗粒堆体底部压力分布与室内物理模型试验结果较吻合,呈现中心部位压力凹陷的分布形态。基于堆体内部主力链分布形态和粒间接触力的法向角度各向异性特征分析,结合Edwards拱图模型,解释了颗粒堆体底部中心压力凹陷的原因来自颗粒集合体内部力的斜向传递特征,是颗粒堆体中土拱效应的体现。     

混合润滑条件金属基旋转摩擦元件界面温度场研究

针对机械传动湿式摩擦副热负荷异常导致的元件变形失效问题,基于弹性流体混合润滑理论,增加考虑粗糙界面弹塑性变形带来的影响,建立湿式摩擦副混合润滑热力学模型,并通过摩擦磨损试验机验证其正确性.基于粗糙接触面积、局部压强分布和局部温度分布的仿真结果,分析一定工况下的湿式摩擦副界面状态变化规律,探究接触面压和滑动速率对温度场细观分布的影响.结果表明：随着面压的提升,粗糙接触面积和局部压强逐渐升高,最高温度与平均温度的差距拉大,说明了压力提升可以激化界面承压分配的两极分化;随着滑摩速度的提升,粗糙接触面积和局部压强逐渐下降,界面最高温度先迅速升高后又明显下降,极值出现在0.1 m/s～1.0 m/s区间内.