Введение к работе
Актуальность проблемы. Диалектическое развитие конструкции обуї іш современном этапе связано с повышением ее комфортности, в широко смысле этого понятии. В спектре показателей комфортности вопрос увеличения затрат энергии носчика при ходьбе в обуви, амортизация силовь ЕОздействий на опорно-двигательный аппарат человека играют существенну роль, так как эти показатели связаны с повышенным утомление) неприятными, а подчас и болезненными ощущениями. Недостаточш амортизация, квазиударных нагрузок на тело человека со стороны опорне поверхности вызывает напряжение в мышцах, связках и во внутренних оргаш человека, что приводит к патологическим изменениям и является одной і причин возникновения таких болезней, как радикулит, остеохондроз и др.
Поэтому создание конструкций обуви не вызывающей утомления пр ходьбе, защищающей тело человека от многоцикловых ударных воздействий с стороны жесткой опорной поверхности является насущной проблемо современной цивилизации.
Теоретические аспекты проблемы энергозатрат человека в процесс ходьбы в обуви еще не достаточно исследованы в силу ее сложности дополнительная энергия идет не только на деформацию обуви, но еш вклычается адаптационный механизм человека, который меняет стиль лоходде и смеете с ним кинетико-динамические и энергетические характеристик двіШі'ішя человека.
При решении задачи амортизации сложность заключается моделировании тела человека, пакета деталей обуви, основания, определени паре .илров системообразующих элементов.
Сдерживающим фактором на пути проведения углубленны нсслідоганий по проблеме является явная недостаточность разработок области испытательной аппаратуры для комплексной оценки параметро
імфортности, что также требует скорейшего решения. Как показывает анализ
ітературньїх источников, за рубежом поставленной проблеме уделяется
иль косвенное внимание. Это позволяет надеется, что использул
>едложенные методы расчета и при скорейшем переходе от ІШОКІ'а к
умышленным разработкам, удастся существенно покыешь
ткурентоспособность отечественно!! обуви.
Цель и задачи исследований. Процесс создания здоровьесберегающен >уви охватывает все стороны ее конструирования, в том числе и системы низа >уви. В настоящее время требования к конструкции низа обуви отражают в шовном защитные, гигиенические и эстетико-экономнческие функции. Но істема низа обуви существенно влияет на энергозатраты при ходьбе и иа гособность фильтровать нагрузку передаваемую на опорно-двигательный іпарат человека при ударных и квазиударных воздействиях, возникающих при аимодейсгвпи стопы с опорной поверхностью. Энергозатраты при ходьбе іределяютея не только жесткостными свойствами системы низа обуви, по и іменениями модуса ходьбы, зависящим от опорной и изгпбкоіі жесткости гза, его конструктивных параметров. Амортизирующие фун:щи:і іеспечнваютея упруго-диссипатявными свойствами материала н :обенностями конструкции низа. Характер взаимодействия стопы с опорное )ВерхностьЮ специфичен для типовых фаз дзижения: первоначального штакта пяточной части с опорной поверхностью; переката от пятки к носку; талкнвания носочной части от опоры.
Поэтому в работе закономерности дискретно определялись для типов: ік із, а затем интегрировались для всего процесса кодьбы.
Цель работы - создание метода расчета энергозатрат человека при ходс-б? различной обуви и метода расчета амортизирующего низа сбувн.
Для достижения.цели решались следующие задачи:
- выбор- аппаратуры и разработка методики эксперимента дм* исследования- нагрузок на' стопу при ее взаимодействии с опорно.
поверхностью для исследования кинематических параметров опор двигательного аппарата в процессе ходьбы;
экспериментальное определение и математическое onucai динамических нагрузок, воздействующих на стопу в проце нормальной ходьбы;
разработки динамической и математической моделей для анал фильтрационных свойств системы низа обуви;
анализ улруго-дисснпативных свойств материалов и паке материалов для низа обуви;
разработка кинематической, динамической и математической моде движения антропоморфного механизма;
экспериментальное определение траекторий движения реперных тс чзловека в процессе ходьбы и характера изменения ряда пюметрических параметров.
- разработка рекомендаций по конструированию системы низа обуви
Методы исследоьаиия. В работе использованы теоретически»
экспериментальные методы: системный подход к решению сложных зі теории эксперимента, теории. информации, технической механикі биомзханнки, математической статистики, теории и праю экспериментальной механики, поляризационно-оптический метод. Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана структурная классификация видов и причин энергозатрат ходьбе в обуви;
создан набор типовых динамических моделей взаимодействия тр* человех-обувь -опора с функциональным, морфологическим информационным описанием системообразующих объектов;
разработаны экспериментально-аналитические методы определ энергозатрат носчика при ходьбе в обуви с использованием совремеї телеоптической и компьютеризированной теизометрнческой аппаратуры
б предложены методы расчета динамических нагрузок на тело человека при различных сочетаниях триады человек-обувь-опора, сведенные к инженерным программам;
решена задача оптимизации усилия, передаваемого на тело человека при ходьбе со стороны опорной поверхности при различных параметрах системообразующее элементов.
Праїгпіческая значимость работы. Разработанные теоретические пожения, методы анализа и проектирования, алгоритмы и программы их шинной реализации дают моделировать и производить оценку энергозатрат гавека при ходьбе и динамических процессов, происходящих в системе іовек-обувь-опора, создавать оптимальные конструкции низа обуви и :периментальные установки, что позволяет:
предложить ввести численные параметры энергозатрат при ходьба й различной обуви и амортизационной способности обуви в обобщенный показатель качества обуви;
используя предложенный экспериментально-аналитический метод, производить численную оценку энергозатрат человека при ходьбе в обупи и без нее.
используя составленные классификации, производить целенйправяепные конструкторские, технологические и материаловедческиз работа, способствующие снижению энергозатрат человека при ходьбе в сбувн; применяя разработанный алгоритм решения аморттациеїздшії задачи системи человек-обувь-опорз, определить силовые воздействия, передающиеся па тело человека при ходьбе в различных видах обуви. используя теоретические и экспериментальные исследование о&сне'-ипъ дальнейшее совершенствование процесса проектирования.обуто»; оптимизировать силовой поток, передающийся на тело человека при ходьбе в обуви за счет подбора сочетаний упруго-геометрических и дисенпативных параметров конструкции и.материалоо низа обуви.
Апробация работы, публикации и реализация результатоа работі Основные результаты. работы докладывались, обсуждались и получил положительную оценку на Межвузовских научных конференциях РосЗИТЛГ (1996, 1998 и 2000); на международном 11-ом колгрессе обувной н козкевеннс промышленности, Венгрия, 1998 г.; на международной конференции МГУД" 2000 і.; на совместном заседании кафедр "Проектирования машин и автоматы и " Технологии кож, меха и изделий из кожи" РосЗИТЛПа, 2000 г.; на научи і техиичзском совете Московской; фабрики ортопедической обуви, 2000 г.
Оснозное содержание диссертации отражено ь 10 публикациях, из них плтента РФ.
Результаты работы опробованы и Бнедрены в учебных лабораторії) РосЗИТЛПа. Теоретические обобщения, методики исследования и некоторь рыволел диссертационной работы нашли отражение в учебном процессе.
Результаты работы, внедренные в производство, обеспечивают.] еьоргг.зационные свойства низа обуви и возможность проведені сравнительного анализа энергозатрат при ходьбе в различной обуви, позволіи полу ікгь социальный эффект и инструмент для повышения качества обуви.
Документы, подтверждающие внедрение и практическое использован] ко|кткческих положений, методов расчета, выводов и рекомендації v.pcpt кмены в приложении к диссертации.
Структура и объем ^нссертпщш. Диссертация состоит из введет чегчрїл глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объ<
рабо'кл составляет страниц, в том числе рисунков, таблиц
спи ах. литературы, включающий 82 наименования.
Похожие диссертации на Разработка методов расчета энергозатрат человека при ходьбе в обуви и амортизирующего низа обуви
