收藏本站
《第十八届全国运动生物力学学术交流大会(CABS 2016)论文集》2016年
加入收藏

基于鸵鸟足趾甲牵引特性的仿生跑鞋鞋钉设计

张锐  王海涛  刘海宝  潘润铎  王强  李建桥  
【摘要】:鞋钉作为短跑鞋的重要组成部分,对于提高短跑运动员的竞技成绩至关重要。受到鸵鸟高速奔跑中鸵鸟足趾甲的优越固着和牵引特性启发,以鸵鸟足趾甲为生物原型,基于逆向工程技术,采用工程仿生学原理与方法,结合力学实验与数值模拟,设计、优化并制备出一种低能耗高加速性能的新型仿生短跑鞋钉的单体结构和群体排布。仿生短跑鞋钉单体由两个倒三角面、两个圆锥面和一个含内凹槽的斜面组成,其中钉尖斜面角13°,凹槽深度7.3mm。仿生跑鞋鞋钉单体的最大挤压阻力和滑动挤压阻力均比普通鞋钉单体降低约25%,最大水平推力比普通鞋钉单体提高约16%,滑动水平推力比普通鞋钉单体提高约10%。基于已有鞋钉排布理论,并结合人足的结构特性和短跑时足部的受力特点,设计并优化出短跑鞋钉群体的最优排布方案。在两种测试速度条件下,仿生鞋钉群体比普通鞋钉群体的最大挤压阻力降低达11.0%,稳态挤压阻力降低达6.2%;最大水平推力提高达20.0%,稳态水平推力提高达16.0%。通过以上分析,验证了仿生短跑鞋钉的固着牵引特性、平稳性、抓地性能及加速能力。本研究将为高性能新型短跑鞋的设计提供全新理论依据和研究方法,同时将有助于深入拓展运动装备的工程仿生学理论研究。
【作者单位】:吉林大学工程仿生教育部重点实验室 英国贝尔法斯特女王大学机械与航空工程学院 吉林大学白求恩第一医院放射科
【关键词】:鸵鸟足趾甲 固着牵引 仿生短跑鞋钉 数值模拟 工程仿生学
【分类号】:TS943.741
【正文快照】:
研究目的:为高性能新型短跑鞋的设计提供全新理论依据和研究方法,提高短跑运动员的竞技成绩。研究方法:以鸵鸟足趾甲为生物原型,基于逆向工程技术,运用工程仿生学原理与方法,结合力学实验与数值模拟,设计、优化并制备出一种低能耗高加速性能的新型仿生短跑鞋钉的单体结构和群

中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026