Как Конструктивные Особенности Защитной Или Тренировочной Обуви Влияют На Передачу Вибрации В Биодинамических Моделях?

Конструктивные особенности, такие как твердость и толщина подошвы, в основном определяют передачу вибрации, устанавливая коэффициенты жесткости и демпфирования в биодинамических моделях. В этих симуляциях интерфейс, соединяющий обувь, кожу стопы и сегмент стопы, представлен в виде системы пружина-демпфер. Изменяя физические характеристики, такие как амортизация промежуточной подошвы и плотность материала, инженеры изменяют вязкоупругие свойства этого узла связи, эффективно контролируя, как энергия вибрации передается от пола или педали транспортного средства к человеческому телу.

Обувь действует как настраиваемый механический фильтр в биодинамических системах, где выбор конкретных материалов напрямую изменяет математическую связь между пассажиром и источником вибрации. Оптимизация этих вязкоупругих свойств необходима для изоляции высокочастотных вибраций и минимизации физической усталости.

Моделирование интерфейса стопы и обуви

Аналогия пружины и демпфера

В биодинамическом моделировании сложное взаимодействие между обувью и человеческой стопой упрощается до системы пружина-демпфер.

Этот механический эквивалент представляет собой «узел связи», через который внешние силы проникают в тело.

Определение узла связи

Модель рассматривает обувь, кожу стопы и сегмент стопы как единый путь передачи.

Характеристики вибрации этого пути не фиксированы; они переменны и полностью зависят от механических свойств носимой обуви.

Ключевые переменные проектирования и их влияние

Твердость материала подошвы

Твердость материала подошвы является основным определяющим фактором коэффициента жесткости в модели.

Более твердая подошва создает более жесткое представление пружины, что обычно приводит к большей передаче вибрации, тогда как более мягкая подошва снижает эту жесткость.

Толщина и геометрия

Физическая толщина подошвы влияет на общую геометрию соединения.

Изменения толщины изменяют расстояние, на котором прикладываются силы, влияя как на жесткость пружины, так и на потенциал демпфирования системы.

Поглощение энергии промежуточной подошвой

Амортизирующие свойства промежуточной подошвы определяют коэффициент демпфирования.

Это представляет собой способность обуви рассеивать энергию, а не передавать ее, играя критическую роль в «вязкоупрустной конструкции» обуви.

Функциональный результат: фильтрация вибрации

Ослабление высоких частот

Основная цель оптимизации этих конструктивных особенностей — отфильтровывать определенные частоты вибрации.

В ссылке подчеркивается, что эффективная конструкция специально нацелена на высокочастотные вибрации, исходящие от педалей или полов транспортных средств.

Снижение биологического воздействия

Настраивая жесткость и демпфирование для блокировки этих частот, модель предсказывает снижение усталости стоп.

Это прямое изменение механики передачи приводит к повышению общего комфорта пассажира.

Понимание компромиссов при оптимизации

Необходимость вязкоупругого баланса

Оптимизация обуви — это не просто стремление сделать ее максимально мягкой; она требует точного вязкоупругого баланса.

Конструкция должна обладать правильным сочетанием жесткости для поддержки стопы и демпфирования для поглощения энергии.

Взаимозависимость свойств материала

Изменение одной характеристики, например, увеличение толщины для лучшего демпфирования, может непреднамеренно изменить жесткость.

Дизайнеры должны понимать, что эти переменные взаимосвязаны; вы не можете изменить физический материал, не изменив одновременно коэффициенты пружины и демпфера в модели.

Сделайте правильный выбор для вашей цели

Чтобы эффективно использовать биодинамические модели для анализа обуви и вибрации, рассмотрите следующие применения:

Если ваш основной фокус — комфорт пассажира: Уделите приоритетное внимание увеличению коэффициента демпфирования за счет амортизации промежуточной подошвы для фильтрации высокочастотных вибраций и снижения усталости.
Если ваш основной фокус — точность модели: Убедитесь, что ваша симуляция точно отражает конкретные коэффициенты жесткости и демпфирования, полученные из точной твердости и толщины подошвы рассматриваемой обуви.
Если ваш основной фокус — изоляция вибрации: Манипулируйте вязкоупрустной конструкцией, чтобы создать «более мягкий» узел связи, который минимизирует передачу энергии от полов или педалей транспортных средств.

Наиболее эффективная защитная и тренировочная обувь — это та, где материаловедение напрямую переводится в оптимизированные свойства механической фильтрации.

Сводная таблица:

Особенность конструкции	Параметр биодинамической модели	Влияние на передачу вибрации
Твердость подошвы	Коэффициент жесткости	Более высокая твердость увеличивает жесткость и передачу энергии.
Амортизация промежуточной подошвы	Коэффициент демпфирования	Улучшенная амортизация увеличивает рассеивание энергии (демпфирование).
Толщина подошвы	Геометрическая жесткость пружины	Большая толщина обеспечивает больший объем для ослабления вибрации.
Плотность материала	Вязкоупругое свойство	Определяет эффективность фильтрации высоких частот.

Оптимизируйте характеристики обуви с 3515

Как крупный производитель, обслуживающий дистрибьюторов и владельцев брендов, 3515 предлагает комплексные производственные возможности для всех типов обуви, опираясь на нашу флагманскую серию защитной обуви. Мы понимаем сложную биодинамику проектирования обуви, от коэффициентов жесткости до эффективности демпфирования.

Нужны ли вам рабочие и тактические ботинки, обувь для активного отдыха, тренировочная обувь или кроссовки, наша команда опытных инженеров поможет вам разработать продукты, которые минимизируют усталость и максимизируют изоляцию вибрации. Сотрудничайте с 3515 для оптовых заказов и воспользуйтесь нашим передовым материаловедением и масштабами производства.

Готовы вывести свою линейку обуви на новый уровень? Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваши производственные потребности!

Ссылки

Abeeb Opeyemi Alabi, Namcheol Kang. Development of a 7-DOF Biodynamic Model for a Seated Human and a Hybrid Optimization Method for Estimating Human-Seat Interaction Parameters. DOI: 10.3390/app131810065

Эта статья также основана на технической информации из 3515 База знаний .