人体背部负重对坡道行走步态的影响

为了研究背部负重对于坡道行走步态的影响并分析受试者面临的滑倒危险性,4名健康受试者先后在10°斜坡上完成了不负重上坡和下坡、负重上坡和下坡条件下的试验。每人在每种条件下都进行3次试验。通过步态分析系统得到步态周期、步长、摆动相所占比例、脚跟触地时小腿角度和所需最大摩擦因数等步态参数,并且进行了统计分析。试验结果表明:负重后所需最大摩擦因数没有增大,而是明显减小;受试者在负重后会自动调节步态参数,从而降低所需最大摩擦因数,减小滑倒的危险;不同的受试者,由于行走习惯和肌肉强度等生理条件不同,在同样的环境中和同样的负重条件下面临的滑倒危险不相同。     

基于最大摩擦因数的下肢肌无力者滑跌步态特性分析

针对老年人行走过程滑跌现象的频繁发生,提出了利用改进的所需最大摩擦因数及COM(center of mass)波动值来分析滑跌过程的方法.该方法以基于Kane方程的仿生下肢行走动力学模型为基础,能够实现行走过程动力学参数值的快速检测,能对行走过程的任一瞬时平衡状态进行分析,并据此判断和验证滑动和跌倒过程的临界值,建立了老年人滑跌步态的理论基础.通过肌力正常与肌无力老年人的行走步态实验数据比较,下肢肌力不足的老年人,因其神经肌肉控制力下降,步态姿势趋于不稳定,发生滑倒的概率更高.步态分析实验数据表明,该方法能够对滑跌过程进行准确描述.     

不同性别排球运动员扣球着地下肢技术分析

目的:排球运动中完成扣球动作时女性比男性会呈现更高的前十字韧带受伤的风险,通过对扣球技术动作的分析,比较男性与女性排球运动员实际扣球着地动作的差异,找出女性运动员容易受伤的技术原因.方法:实验参与者为8名男性、8名女性排球运动员,进行排球扣球动作,以高速摄影机及测力板收集扣球着地运动学及动力学的数据,以独立样本t-test检验进行分析.结果:男性与女性在地面反作用力并没有差异.在矢状面下肢关节的活动中,着地瞬间男性呈现较大的髋关节屈曲角度,在着地期男性也呈现较大的最大髋关节屈曲角度及髋关节的活动范围,女性则呈现较大的最大踝关节背屈角度及踝关节的活动范围.而在最大垂直地面反作用力产生瞬间,男性呈现较大的髋关节屈曲角度.在额状面下肢关节的活动中,着地瞬间和最大垂直地面反作用力产生瞬间,女性呈现较大的膝关节外翻角度,在着地期女性也产生较大的最大膝关节外翻角度.结论:男性与女性以不同方式着地,男性利用髋关节进行着地缓冲,能减少更多着地后产生的冲击;女性利用踝关节进行着地缓冲且呈现较大的膝关节外翻角度,可能会有较高的受伤风险.     

织构直径对45钢摩擦磨损性能的影响

用激光加工的方法在45钢表面加工4种直径分别为10μm、50μm、100μm、150μm的凹坑。以球-盘副在UMT-2型多功能摩擦磨损试验机上,考察凹坑直径在干摩擦和乏油条件下织构对45钢摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:在干摩擦条件下,平均摩擦因数随着凹坑直径的增大先增大后减小,在50μm时最大,为0.67;在乏油条件下,凹坑直径10μm时平均摩擦因数为0.15,明显小于其他试样。两种条件下织构面与未织构面相比均表现出更好的耐磨性。与无织构试样相比,织构化试样的磨损率均降低,干摩擦条件下凹坑直径越大磨损率降低越明显,乏油条件下凹坑直径对磨损率影响复杂。     

紫铜/铬青铜摩擦磨损过程中电弧特性

以紫铜/铬青铜为摩擦副,在HST-100高速载流摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,试验过程中使用高速摄像机拍摄电弧放电的过程。研究结果表明:随着电流增大,摩擦因数降低,磨损率、电弧燃弧率及电弧能量均增大;电弧放电现象是随机的;紫铜/铬青铜的磨损行为主要有黏着磨损、熔融喷溅、氧化和塑性变形。     

湿式铜基摩擦副局部接触对摩擦因数的影响

考虑金属的热衰退特性及温度、压力和摩滑速度对混合润滑油膜的影响,建立了湿式铜基摩擦副局部接触摩擦因数计算模型,研究了摩滑过程中湿式铜基摩擦副局部接触状态下摩擦因数的变化规律,并通过销-盘摩擦因数测量实验对摩擦因数计算模型进行了验证.研究结果表明:摩擦元件屈曲变形导致摩擦元件间摩擦状态发生变化,在局部接触条件下,接触区摩擦状态随温度升高可分为油膜主导阶段、微凸峰主导阶段、摩擦因数上升阶段和热衰退阶段4个阶段.其中,油膜主导阶段会随摩滑速度的减小而消失.干摩擦状态下,摩滑速度对摩擦因数影响较小.在混合润滑状态下,摩擦因数随摩滑速度增加而下降,且温度越小摩擦因数衰减越显著.局部接触区平均面压较小时,压力对摩擦因数影响较小,当压力超过100 MPa时,接触面压力开始对混合润滑中的油膜主导阶段产生影响,此时摩擦因数随压力升高而增大.      

人体在向后滑倒时平衡调节能力的生物力学研究

通过分析从坐到站及行走过程中多次平衡干扰对滑倒的调节效果,从运动生物力学的角度,探究在有外部干扰及疲劳滑动状态下对人体平衡能力的影响以及差异性.利用动态滑轨在受试者完成坐起动作和正常向前行走时产生突然的向前运动,使受试者产生向后跌倒的趋势.运用Noraxon表面肌电测试系统、Kistler三维测力台、BTS三维红外动作捕捉系统,以及Ariel录像分析系统,同步记录受试者在正常坐起及向后滑倒过程中的运动学、动力学和肌电参数.运用Biodex多关节等速肌力测试系统实现下肢关节肌肉的疲劳.结果表明:有效的质心调节可以使人体在遇到突然的向后滑动时保持相对稳定状态,使身体不至于产生较大的波动,充分的下肢支撑以及有效的上肢关节的调节是避免滑倒的关键.在从坐到站及人体行走过程中,地面反作用力、压力中心移动范围的值相比无干扰状态下显著增加.在从坐到站过程中突然滑动测力台,腓肠肌内侧、股二头肌,胫骨前肌和股直肌的积分肌电值较无干扰状态有了显著的增加.人体在疲劳状态下,腓肠肌内侧和股直肌肌电值明显增加.在滑台上多次的滑动训练可以提高人体平衡能力.模拟跌倒的测试可以评估人体的跌倒风险,对于老年人跌倒风险的评估也有一定的意义.      

圆柱体镦挤复合变形规律研究

针对镦挤复合成形过程中坯料在挤出时普遍存在的挤出高度不足的问题,利用Deform有限元软件模拟圆柱体自由端无约束时的镦挤复合成形过程,对镦挤成形过程的力学参数和变形规律进行分析;分别从理论和模拟两方面入手,研究正挤压和反挤压两种模式下的镦挤复合成形规律,模拟不同材料、不同挤出通道时的变形规律,绘制凸模行程与挤出高度曲线.研究结果表明：镦挤复合成形过程中的正挤压和反挤压具有一致的变形规律,当挤出通道直径为20~25 mm、摩擦因数为0.2~0.4时,适当地增大挤出通道直径和摩擦因数,均有利于提高坯料的挤出高度,当摩擦因数为0.35、挤出通道直径为25 mm时,坯料挤出高度最大.     

碳化钨涂层高温摩擦磨损行为

采用爆炸喷涂技术制备了碳化钨涂层,利用HT-1000高温摩擦磨损试验机研究了碳化钨涂层高温下摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜和X射线衍射分析了涂层磨损表面形貌、元素分布和相结构.结果表明:碳化钨涂层由雪花片状颗粒堆叠而成,如山地状,结合紧密.定温条件下,摩擦因数随着试验温度升高而减小,试验温度为550℃时,摩擦因数最小;磨损量随着温度升高而增大,550℃时,磨损量由于配副材料的转移出现了负增加.温度低于350℃时,磨损表面具有撕裂、轻微黏着和磨粒磨损痕迹;在550℃时,磨损表面发生了剥落、严重黏着和氧化磨损.连续升温条件下,温度低于300℃时,摩擦因数较小,在350~550℃范围内,摩擦因数波动较大;磨损表面以剥层、黏着和氧化磨损为主.     

柔性网面土工格栅加筋土挡墙工程特性

为研究柔性网面土工格栅加筋土挡墙的工程特性,分析其工作机理,进行室内试验.试验测试墙背侧向土压力、垂直土压力、筋带变形以及面墙变形情况,研究挡墙侧向土压力和垂直土压力分布、筋带应变分布、挡墙潜在破裂面以及面墙变形规律等.研究结果表明:侧向土压力沿墙高呈非线性分布,每层的侧向土压力随施加荷载增大而呈线性增大,但其增大速率远小于理论值增大速率;增大加卸载循环次数也会使得残余侧向土压力增大;垂直土压力沿筋材长度方向呈均匀分布,挡墙第1层的垂直土压力略小于理论值;施加荷载会使得拉筋应变分布发生变化,筋带在试验荷载作用下可以满足强度要求;由广义库仑法得到的潜在破裂面与筋材最大应变位置较吻合;面墙最大侧向变形发生在第3层和第4层,面墙中间位置有鼓出现象.     

A New Method of Desired Gait Synthesis for Biped Walking Robot Based on Ground Reaction Force

A new method of desired gait synthesis for biped walking robot based on the ground reaction force was proposed. The relation between the ground reaction force and joint motion is derived using the D'Almbert principle. In view of dynamic walking with high stability, the ZMP(Zero Moment Point)stability criterion must be considered in the desired gait synthesis. After that, the joint trajectories of biped walking robot are decided by substituting the ground reaction force into the aforesaid relation based on the ZMP criterion. The trajectory of desired ZMP is determined by a fuzzy logic based upon the body posture of biped walking robot. The proposed scheme is simulated and experimented on a 10 degree of freedom biped walking robot. The results indicate that the proposed method is feasible.     

A New Method of Desired Gait Synthesis for Biped Walking Robot Based on Ground Reaction Force

A new method of desired gait synthesis for biped walking robot based on the ground reaction force was proposed. The relation between the ground reaction force and joint motion is derived using the D'Almbert principle. In view of dynamic walking with high stability, the ZMP(Zero Moment Point)stability criterion must be considered in the desired gait synthesis. After that, the joint trajectories of biped walking robot are decided by substituting the ground reaction force into the aforesaid relation based on the ZMP criterion. The trajectory of desired ZMP is determined by a fuzzy logic based upon the body posture of biped walking robot. The proposed scheme is simulated and experimented on a 10 degree of freedom biped walking robot. The results indicate that the proposed method is feasible.     

急刹车情况下汽车防抱死制动性能影响因子分析

采用传统方法对急刹车情况下汽车防抱死制动性能进行研究时,通常将车轮转速作为影响因子确定车轮转速阈值,效率不高。提出一种新的汽车防抱死制动性能影响因子,通过对制动器摩擦力矩所需的力、地面制动力、地面附着力等进行分析,完成急刹车情况下汽车防抱死制动过程中受力分析。通过对急刹车情况下汽车防抱死制动过程中车轮滑动程度、滑移率和轮胎侧偏角等进行分析,完成汽车防抱死制动性能影响因子分析过程。依据汽车横向稳定性、控制误差、轮胎特性变化,以及车辆运动状态和路面条件等,对汽车防抱死制动过程中滑移率和轮胎侧偏角之间的关系进行描述,实现滑移率的实时控制,保证制动过程中的附着力,提高汽车防抱死制动性能。实验结果表明,依据实际情况实时改变滑移率,保证高附着系数,对汽车防抱死制动性能有积极的影响。     

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.     

穿戴髌腱加压带对跳跃动作影响的生物力学研究

为探讨髌腱加压带对股四头肌肌力、活化程度和跳跃力学的影响,招募16位自愿参与本实验的健康受试者,运用等速肌力仪及表面肌电测试系统,监测穿戴髌腱加压带前后股四头肌肌力及肌肉活化程度,并利用三维测力台分析3种不同跳模式的地面反作用力.结果显示:①穿戴髌腱加压带对股四头肌肌力及肌肉活化程度无显著影响,但可有效提升股内侧肌活化程度并可降低股外侧肌活化程度;②穿戴髌腱加压带可显著增加蹲踞跳起跳时地面反作用力,但对下蹲跳和着地反弹跳起跳时的地面反作用力无影响作用;③穿戴髌腱加压带虽不影响下蹲跳及着地反弹跳的地面反作用力,但却在负荷率及着地反弹跳第1次及第2次着地时地面反作用力方面存在下降趋势.认为穿戴髌腱加压带对于股四头肌肌力输出与肌肉活化程度没有负面效益,不会影响股四头肌在运动过程中的伸张-收缩循环机制,能降低着地时的冲击负荷.     

滑动扫描记录中压制谐波干扰方法

提出一种适用于滑动扫描的纯相移滤波方法。通过对记录或者统计得到的可控震源力信号进行分解,得到各次谐波分量,然后通过对地震道记录按照各次谐波的相移量进行纯相移处理。对相移后的结果,设计合适的滤波器,消除谐波。结果表明,所提方法稳定、高效、易于实现,只需要知道可控震源力信号和每一炮的初至时间,就可以在滑动扫描记录中有效消除谐波干扰,适用于对野外采集数据进行实时处理。     

考虑履带张力的履带车辆牵引力-滑转率分析与试验验证

为了研究履带车辆在砂土路面的通过性能,在接地压力试验的基础上,建立了考虑履带张力的接地压力分布模型。根据该接地压力分布模型以及履带与地面之间的相互作用规律,分析计算了考虑履带张力时履带车辆牵引力-滑转率的关系。最后,进行了履带车辆砂土路牵引力试验。结果表明:考虑履带张力的牵引力-滑转率计算结果与试验结果更加一致,为研究履带车辆在砂土路面的通过特性奠定了一定的基础。     

Effects of Shoe Heel Height on Loading and Muscle Activity for Trans-Tibial Amputees During Standing

This study accesses the effects of shoe heel heights on loading, muscle activity, and plantar foot pressure of trans-tibial amputees during standing. Five male subjects with unilateral trans-tibial amputation volunteered to participate in this study. Three pairs of shoes with zero, 20 mm, and 40 mm heel heights were used. The loading line of the prosthetic side, the plantar foot pressure, and the surface electromyography (EMG) of 10 muscles were simultaneously recorded. With increasing shoe heel heights dur...