Исследование амортизации системы человек - обувь - опора в фазе переднего толчка

• Автор: Кузнецова, Елена Анатольевна
• Шифр специальности: 05.19.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

1. Литературный обзор и постановка задачи по состоянию и перспективе развития амортизационной обуви

1.1 Амортизационные свойства обуви, как составляющая комфортности.

1.2 Необходимость придания обуви амортизационных свойств

1.3 Технические решения амортизирующих устройств обуви и их анализ

1.4 Материалы, используемые для амортизации каблучной части низа обуви.

1.5 Исследования динамических моделей человек стопа каблук основание.

2. Исследование деформационных параметров опорного основания

2.1 Исследование жесткости различных грунтов

3. Исследование усилий, передаваемых на пяточную часть стопы при взаимодействии каблучной части низа обуви с опорой в фазе переднего толчка.

3.1 Аппаратура для исследования взаимодействия стопы с обувью и опорой.

3.2 Определение нагрузок, действующих на каблучную часть обуви при переднем толчке.

4. Исследование зависимости угла наклона каблучной части низа обуви от времени при переднем толчке.
4.1 Объект исследования процесс изменения угла наклона каблучной части низа обуви при ходьбе в фазе переднего толчка.
4.2 Выбор аппаратуры и постановка эксперимента.
4.3 Методика эксперимента
4.4 Обработка результатов эксперимента, обсуждение.
5. Исследование деформационных свойств каблучной части низа обуви.
5.1 Объект исследования процесс нагружения каблучной части обуви в фазе переднего толчка.
5.2 Разработка экспериментального стенда
5.3 Методика эксперимента.
5.4 Результаты эксперимента, обсуждение.
6. Исследование амортизационных свойств системы тело человека пяточная часть стопы каблучная часть низа обуви жесткая опора.
6.1 Постановка задачи и область исследования
6.2. Разработка модели. Составление дифференциального уравнения .
6.2.1 Определение элементов динамической модели
6.2.2 Приведенная масса тела человека
6.2.3 Упругие элементы динамической модели.
6.2.3.1 Жесткость пяточной части стопы
6.2.3.2 Жесткость каблучной части обуви
6.2.4 Демпфирующие элементы динамической модели
6.3 Составление динамической модели системы тело человека пяточная часть стопы каблучная часть низа обуви жесткая опора
6.4 Составление дифференциального уравнения
6.5 Совокупные упруговязкие характеристики системы тело человека пяточная часть стопы каблучная часть низа обуви жесткая опора .
6.5.1 Определение демпфера пяточной части стопы
6.6 Определение системообразующих элементов и начальных параметров для первой и второй упрощенных моделей.
6.6.1 Системообразующие элементы и начальные параметры для первой упрощенной модели для каблука, модуль упругости которого Е 2 МПа
6.6.1.1 Определение жесткости каблучной части обуви, начального функционирования модели
6.6.1.2 Определение демпфера каблучной части обуви
6.6.2 Системообразующие элементы и начальные параметры для второй упрощенной модели для каблука, модуль упругости которого Е 2 МПа
6.6.3 Системообразующие элементы и начальные параметры для первой и второй упрощенных моделей для каблука, модуль упругости которого Е 5 МПа и Е МПа.
6.7 Решение математической модели с материалом каблучной части обуви, модуль упругости которого Е 2 МПа
6.7.1 Решение для первой упрощенной модели
6.7.2 Решение для второй упрощенной модели
6.8 Решение математических моделей с материалом каблучной части обуви, модуль упругости которого Е 5 МПа и Е МПа
6.9 Силовые и временные характеристики процесса взаимодействия элементов системы тело человека пяточная часть стопы каблучная часть низа обуви жесткая опора пошаговый расчет.
6. Влияние демпфирующих свойств материала каблука на величину силового воздействия на пяточную часть стопы в фазе переднего толчка
Заключение
Библиографический список
Приложения
ВВЕДЕНИЕ


Поэтому комфортность обуви определяется тем, насколько обувь не искажает этот двигательный стереотип ходьбы, так как конструкция обуви, и особенно система низа, нарушающая привычный стереотип ходьбы, вызывает утомляемость и создает чувство дискомфорта. Система низа обуви защищает стопу от неблагоприятных внешних воздействий, а также экстремально высоких и низких температур, создавая внутри обуви комфортные условия для стопы. При проектировании комфортной обуви необходимо также учитывать гигиенические свойства материалов, используемых в конструкции системы низа. Отвод от стопы излишней влаги при ходьбе, доступ воздуха, создание благоприятного микроклимата внутри обуви, способствует повышению комфортных условий при эксплуатации обуви. При конструировании обуви необходимо учитывать то, что при ходьбе стопа изменяет свою форму и конструкция системы низа обуви не должна препятствовать этому, обеспечивая соответствующую деформацию. В процессе эксплуатации система низа обуви должна приформовываться к стоне и сохранять эту форму в дальнейшем, что создает условия для рационального распределения давления по плантарной поверхности стопы и, тем самым, повышает опорную комфортность стопы в обуви. При движении человека, после отрыва пяточной части от опоры, в фазе заднего толчка, стопа изгибается. При этом обувь, одетая на стопу, деформируется и часть мышечной энергии затрачивается носчиком на изгибную деформацию. Разработка рациональных конструкций обуви, а также использование соответствующих материалов и технологий, способных снизить энергозатраты на изгибную деформацию обуви при ее носке, дает возможность повысить уровень комфортности стопы в обуви, уменьшив изгибающий момент. Одним из наиболее важных показателей опорной комфортности является амортизация системы низа обуви при ходьбе. Амортизационные свойства низа обуви способствуют снижению реакции жесткой опоры при ходьбе. Упруговязкие свойства системы низа обуви обеспечивают накопление, перераспределение и отвод силового потока, возникающего при взаимодействии стопы с опорной поверхностью, являясь важным условием для повышения опорной комфортности обуви. В последние десятилетия прослеживается тенденция увеличения количества исследований и конструкторских разработок, направленных на создание амортизационной обуви, позволяющей, в определенной степени, подойти к решению проблемы обеспечения населения здоровьесберегающей обувью. Современные исследования и конструкторские разработки направлены на создание системы низа обуви, гармонично сочетающей в себе комфортные условия для стопы, гигиенические, эстетические и экономические показатели. На создание благоприятных, комфортных условий для стопы в обуви оказывают влияние два противоречивых фактора. Исследования 1 показали, что формирование стопы человека происходило на протяжении многих тысячелетий. Человек ходил без обуви по естественнохму, достаточно мягкому грунту, при этом происходило формирование стопы, ее скелета и мышечносвязочного аппарата. За столь продолжительный период времени, насчитывающий несколько миллионов лет, природа создала наиболее совершенную конструкцию стопы, и в течение, по крайней мере, двух последних миллионов лет, вплоть до настоящего времени, анатомическое и физиологическое строение стопы не претерпело какихлибо существенных изменений. Следовательно, в настоящее время для человека наиболее благоприятным по критерию наилучшего функционирования системы является то воздействие на конструкцию стопы, которое являлось исходным при ее формировании, то есть условия контакта с усредненным грунтом. Физикомеханические показатели усредненного грунта являются критериальными при проектировании комфортной системы низа обуви. В современных условиях человек ходит в обуви по жестким поверхностям асфальт, бетон и другие жесткие покрытия. В процессе ходьбы, в фазе переднего толчка рисунок 3, когда пяточная часть обуви контактирует с опорой, реакция жесткого основания передается на стопу и через спрямленные кости голени и бедра, на позвоночный столб, вызывая дискомфорт, утомляемость и часто является причиной возникновения заболеваний опорнодвигательного аппарата. Последовательные положения стопы при ходьбе Рисунок 3 Взаимодействия стопы с опорой при ходьбе.