本文關(guān)鍵詞：人體行走過程中的滑摔傾向及其機(jī)制與防控研究　出處：《機(jī)械科學(xué)研究總院》2013年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：打滑以及由打滑引起摔倒事故是一個普遍存在的社會現(xiàn)象，會對人們造成不同程度的身體和心理傷害。輪船、汽車、飛機(jī)等是人們出行常用的交通工具，在這些運(yùn)動著地器件上行走時一旦發(fā)生打滑或摔倒，對人體造成的傷害更大。因此，研究人體在靜止路面和運(yùn)動路面上行走時發(fā)生打滑的傾向大小和機(jī)制具有很大的理論意義和實(shí)際意義。 本文研制了步進(jìn)摩擦測試分析平臺，并在該平臺上進(jìn)行了水平路面條件下的人體行走試驗(yàn)。結(jié)果表明：年齡、性別以及行走過程中所采用的步速和步長都對打滑傾向有影響。在所有試驗(yàn)組中，，兒童的打滑傾向最大，青年的打滑傾向最��；男性發(fā)生側(cè)向打滑的傾向較大，而女性發(fā)生前后方向打滑的傾向較大。打滑傾向隨步長的增大而增大，隨步速的增大而減小。 本文采用步進(jìn)摩擦測試分析平臺探討了摩擦副材料及表面狀況對打滑傾向的影響，結(jié)果表明摩擦副材料與其表面狀態(tài)都對打滑傾向有影響。在所使用的具有不同花紋的鞋底試樣中，折線紋的綜合防滑性能最好，橫條紋的前后向防滑性能最好，縱條紋的側(cè)向防滑性能最好，菱形紋和小圓點(diǎn)紋也有較好的防滑性能。在所使用的三種地板中，瓷磚和花崗巖的防滑性能相當(dāng)，鋼板的防滑性能最好；地板表面上有小而多的凸起花紋時，防滑性能較好。 本文采用步進(jìn)摩擦測試分析平臺進(jìn)行了坡道行走試驗(yàn)，結(jié)果表明：在坡道上行走時，發(fā)生側(cè)向打滑的傾向幾乎不受坡度角的影響，而前后方向的打滑傾向隨坡度角的增大而增大；在所有試驗(yàn)組中，青年和中年組的打滑傾向大小相當(dāng)且最小，兒童的打滑傾向最大。 本文采用步進(jìn)摩擦測試分析平臺進(jìn)行了正弦波條件下的人體行走試驗(yàn)，結(jié)果表明：正弦波條件下行走時，發(fā)生側(cè)向打滑的傾向基本不隨試驗(yàn)條件的改變而改變，但前后方向的打滑傾向隨波幅、波頻和人體在波浪中的位置而有所不同。搖擺的角度越大、頻率越高，越容易發(fā)生腳起步時的向后滑，因此，人們在乘船時，為了防止打滑，可使上體稍向后仰，使重力對身體中心產(chǎn)生一個順時針力矩，以抵消腳地接觸力所產(chǎn)生的逆時針力矩。 本文根據(jù)人體行走的特點(diǎn)并對其進(jìn)行了合理簡化，建立了人體行走過程中重心運(yùn)動軌跡的物理模型和數(shù)學(xué)模型，以此模型為基礎(chǔ)，分析了人體行走過程中發(fā)生滑摔的力學(xué)機(jī)制，結(jié)果表明：人體發(fā)生打滑的根本原因是各力對人體重心所產(chǎn)生的力矩不守恒。著地腳的側(cè)向力矩大，則人體向起步腳側(cè)倒；反之，起步腳的側(cè)向力大，人體就會向著地腳側(cè)倒。著地腳的前后向力或起步腳的垂向力產(chǎn)生的力矩越小，身體向后傾倒的打滑幾率也越大，而起步腳的前后向力或著地腳的垂向力產(chǎn)生的力矩越小，身體向前傾倒的打滑幾率也越大。根據(jù)滑摔的力學(xué)機(jī)制及其主要影響因素，提出了預(yù)防滑摔的主要措施，一是通過調(diào)整人體的行走姿態(tài)，以降低安全行走所需要的最低摩擦系數(shù)；二是通過改變腳、地接觸界面的特性，以提高地面所能提供的最大摩擦系數(shù)。
[Abstract]:Skidding and skidding are a common social phenomenon, which can cause physical and psychological harm to people in varying degrees. Ships, cars, planes and so on are common vehicles for people to travel. When they are walking on these moving devices, they will cause greater harm to people if they slip or fall. Therefore, it is of great theoretical and practical significance to study the tendency of the skidding tendency and mechanism of the human body to walk on the static road and the moving pavement.
【學(xué)位授予單位】：機(jī)械科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH117.1

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本文編號：1344117