摘要
目的在速滑运动中,跖骨和跖趾关节是足部力学传递的关键部位。本研究建立足-速滑鞋三维有限元模型,仿真计算速度滑冰直道蹬冰过程中冰刀材料对跖骨和跖趾关节的力学影响,为提高运动员运动表现和预防足部损伤提供理论依据。方法使用计算机断层扫描仪和三维激光扫描仪数据重建足-速滑鞋有限元模型。使用足底压力鞋垫和足底压力平板获得足底和刀底压强峰值、压强分布以及接触面积验证模型有效性。使用高速摄像机拍摄运动员比赛直道蹬冰动作,获取平均蹬冰角度为56°。模型约束和加载条件为约束胫腓骨远端骨骼及软组织,约束冰面前后左右方向位移,地面反作用力和跟腱力分别为640、480 N,冰刀与冰面摩擦系数为0.003。仿真计算冰刀弹性模量为200、210、220、230和240 GPa的蹬冰动作。结果随着冰刀弹性模量增加,跖骨和跖趾关节的应力峰值均呈现上升趋势。在5个跖骨中,第5跖骨应力峰值最高,第3跖骨应力峰值最低。在5个跖趾关节中,第4跖趾关节应力峰值最高,第5跖趾关节应力峰值最低。除第5跖趾关节外,其他跖趾关节均在冰刀弹性模量为240 GPa时达到最大值。结论冰刀材料变化对跖骨和跖趾关节产生了一定的力学影响,未来可进一步探索应力分布对损伤的影响,以优化冰刀材料提高成绩。
出处
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期321-321,共1页
Journal of Medical Biomechanics
基金
国家自然科学基金项目,72071820
国家重点研发计划专项课题,2021YFF0306701
作者简介
朱晓兰,E-mail:zhuxiaolan@bsu.edu.cn
