体操运动员落地时下肢负荷的力学分析研究

发布时间：2017-05-01 15:01

  本文关键词：体操运动员落地时下肢负荷的力学分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着竞技体育事业的发展,针对运动项目的特点进行深入理论分析进而指导运动员提高成绩减少损伤的研究目前正成为运动生物力学的热点问题。我国是体操运动大国,而体操运动中的落地动作往往会对人体下肢产生较大冲击,是导致运动损伤、影响动作完成质量的关键环节。针对这一事实,本硕士学位论文通过建立运动生物力学模型及开展体操落地动作的人体实验,研究了运动员在落地过程中下肢关节、骨骼和肌肉等组织的载荷变化,探讨了体操落地过程中足踝损伤的生物力学机制。本文取得的具体创新性研究成果包括:(1)建立了包含肌肉、骨骼在内的任意段人体肌肉骨骼系统模型,该模型理论上可以用于探讨一般情况下人体矢状面内运动相关的问题。特别的,针对体操运动落地动作,我们建立了对应的5段7自由度11块肌肉的肌骨系统模型,该模型能较好的用于研究体操落地动作和损伤等问题;(2)开展了部分体操落地实验,收集了相关的运动员落地实验数据。通过分析这些数据并与所建立的肌骨系统理论模型进行定量比较,发现我们建立的肌骨系统模型能较好的反映落地动作,因此使用本文模型进一步探讨体操落地损伤问题是可行的;(3)通过理论和实验分析发现:运动员落地时下肢踝关节、膝关节和足趾关节处的关节间作用力较大(接近2500 N),这意味着运动员落地时容易出现小腿骨裂和脚趾挫伤等风险。运动员的踝关节和膝关节的关节力矩较大(本文中达到200 N?m)。对应的容易发生踝关节肌肉(例如比目鱼肌)、肌腱(例如跟腱)和膝关节韧带(例如前、后十字交叉韧带)的拉伤甚至是脱落等损伤。这一研究取得的结果可靠有效,对科学地巩固与推进我国的体操事业有一定的借鉴意义。
【关键词】：运动生物力学 肌肉骨骼模型 体操落地 运动损伤 力学分析
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R87
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 国内外研究现状8-13
• 1.1.1 肌肉模型研究的现状8-10
• 1.1.2 肌肉骨骼系统研究的现状10-12
• 1.1.3 体育运动的研究现状12-13
• 1.2 研究目的及研究意义13-14
• 1.3 研究的方向和方法14-15
• 1.4 本文研究15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 体育运动和人体生物力学16-26
• 2.1 体育运动的意义16
• 2.2 人体生物力学16-25
• 2.2.1 人体骨骼形态学17-19
• 2.2.2 骨骼连接结构-关节19-21
• 2.2.3 人体力量来源-骨骼肌21-24
• 2.2.4 多体动力学与人体生物力学24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 人体运动生物力学模型的建立26-51
• 3.1 骨骼模型26-30
• 3.2 肌肉模型30-38
• 3.2.1 Hill肌肉模型30-32
• 3.2.2 Huxley肌肉模型32-35
• 3.2.3 Hill肌肉模型的简单应用35-38
• 3.3 肌骨模型38-46
• 3.3.1 肌骨系统物理模型38
• 3.3.2 肌肉骨骼系统动力学方程38-41
• 3.3.3 肌骨模型的简单动作实例41-46
• 3.4 本文建立的肌骨模型46-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 体操运动的实验方法与研究51-59
• 4.1 体操运动的介绍与特点51-52
• 4.2 测试体操运动的实验器材52-54
• 4.3 本文开展的体操实验测试以及得到的数据54-58
• 4.3.1 体操实验测试54-55
• 4.3.2 本文获得的实验数据55-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 人体运动模型的验证及仿真力学分析59-65
• 5.1 模型的计算程序实现59
• 5.2 模型的对比验证59-63
• 5.3 模型仿真计算结果的力学分析63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 结论与展望65-66
• 参考文献66-73
• 附录73-81
• 致谢81

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本文编号：339101