平衡木屈体前空翻转体180°起跳动作的计算机仿真研究

目的：平衡木木上起跳是高难度分值空翻动作的关键技术,本文旨在揭示平衡木屈体前空翻转体180°（简称“F180”）起跳阶段运动技术及下肢动力学特征。方法：使用3台高速摄像机（300Hz）对世界冠军眭禄 F180起跳动作进行拍摄及三维运动学分析,基于 LifeMod 建立19个环节个性化人体模型和平衡木模型,仿真 F180的起跳动作。通过比较实际运动和仿真结果,验证所建模型的有效性。最后分析人体下肢发力特点及承受的内外负荷。结果：F180起跳阶段,运动员下肢髋、膝和踝关节反作用力依次增大,踝关节负载最大;下肢木上反作用力、关节反作用力和关节力矩均是右侧大于左侧;矢状面和额状面内关节力矩均为髋大于膝,踝最小;平衡木水平反作用力左右方向相反、大小接近。结论：平衡木 F180,运动员为了保证起跳效果和稳定性,双脚必须同时起跳,且都应向正中矢状面发力,大小接近。髋关节力矩在F180起跳中起主要作用,右腿为主要发力腿。下肢关节力及力矩的有效协调配合,提供了 F180起跳垂直动量及向左转体角动量。     

冬季冰状路面与普通路面行走的步态分析研究

国内关于冰状路面行走的步态研究较少,本研究通过分析相应的步态特征,查找冰状路面与普通路面行走在足底压力分布方面的差异,探索如何减小滑倒因素以及对防滑鞋的选择和设计,为冰状路面行走的步态分析研究提供科学依据。运用生物力学研究方法和统计方法,对15名男性健康青年在冬季户外冰状路面无保护状态下的行走和普通路面的行走进行对比分析,对双脚支撑期进行了研究。结果表明,冰状路面行走时双脚支撑时相和支撑时相较长,支撑的距离、复步长及足底压力中心纵轴最大距离较短,足跟着地时与地面夹角较小、踝关节角度较大、髋关节角度较小,足尖离地时与地面夹角较小、膝关节角度较大,足底足前区和足后区最大压力较小、离地腿足前区冲量较大、2个足区的压力变化率绝对值较小。应加强身体在矢状面的控制,在足尖离地瞬间,同侧躯干适当前倾,使人体重心投影处于支撑面内,增强行走的稳定性;加强着地腿的髋关节和踝关节的肌肉以及离地腿膝关节的肌肉的锻炼;选择和设计防滑鞋时要相应增大足跟部和足前部的鞋底面积,纹路相应加深,选用的材料相应较软且能吸收一定水分,此外,足跟部于足前部相比略有不同,足跟部的面积较大、纹路较浅及材料较硬。     

基于不同刚体模型的体操落地冲击动力学比较研究

目的:对比不同刚体模型的仿真精度,探讨不同刚体模型的体操落地冲击动力学差异。方法:创建19(模型1)、16(模型2)、14(模型3)、13(模型4)、12(模型5)环节的人体多刚体模型和体操落地垫模型,进行自由操落地动力学仿真。结果:除模型4外,其余模型仿真获取的膝关节角度曲线与运动学解析结果非常接近。综合对比髋、膝、踝关节角度、GRF及到达时间,模型3最适用于重现自由操落地实际运动表现。右膝关节伸肌力矩峰值从模型1到模型5依次降低,模型1最大(281 N·m);屈肌力矩峰值从模型1到模型5依次增大,模型5最大(48 N·m)。结论:模型3仿真精度最高,完全可以重现实际运动学表现。膝关节屈曲角度对伸肌、屈肌力矩峰值影响较大。