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Optimización específica de la marcha de sistemas de entresuela de calzado compuesto, facilitada por la modelización dinámica de elementos finitos
Objetivo. Durante el último siglo, las zapatillas de correr han sido objeto de cambios drásticos con mejoras incrementales sin embargo en cuanto a la prevención de lesiones. Esto puede deberse, entre otras cosas, a la escasa información que las metodologías experimentales pueden proporcionar sobre su respuesta 3D in situ. El objetivo de este estudio fue demostrar la eficacia de las técnicas de modelado de elementos finitos (EF) para optimizar un sistema de entresuela en cuanto a la capacidad de amortiguación proporcionada. Métodos. Se escaneó una zapatilla de correr comercial mediante microtomografía computarizada y su entresuela a base de gel se sometió a ingeniería inversa con una precisión de 200 μm. El modelo 3D resultante se sometió a cargas y condiciones de contorno biorrealistas, en términos de distribución de la presión plantar variable en el tiempo y de restricciones de contacto entre la zapatilla y el suelo. La malla del modelo de EF se verificó en cuanto a su solidez conceptual y se validó frente a las pruebas de impacto impulsadas por la velocidad. Se asignaron propiedades materiales no lineales a todas las entidades y se sometió el modelo a un análisis dinámico de EF. Se empleó una función de optimización (basada en criterios de absorción de energía) para determinar el volumen y la posición óptimos del gel, a fin de acomodar la amortiguación secuencial en la parte trasera, media y delantera del pie del corredor durante la fase de apoyo. Resultados. Los campos de tensión en desarrollo in situ sugieren que las propiedades de disipación de impactos de la entresuela podrían mejorarse significativamente. Alterando la posición de las almohadillas de gel y variando su volumen se obtuvieron diferentes respuestas de la entresuela que podían ajustarse más eficazmente al patrón específico de golpeo y pronación. Conclusiones. Los resultados sugieren que el diseño de la entresuela puede mejorarse significativamente a través de la modelización de EF biorrealista, proporcionando así una nueva plataforma para el rediseño conceptual y/o la optimización del calzado moderno.
Autores: Dimitris, Drougkas; Evagelos, Karatsis; Maria, Papagiannaki; Serafeim, Chatzimoisiadis; Fotini, Arabatzi; Stergios, Maropoulos; Alexander, Tsouknidas
Idioma: Inglés
Editor: Hindawi
Año: 2018
Disponible con Suscripción Virtualpro
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
Hindawi
Applied Bionics and Biomechanics
Volume 2018, Article ID 6520314, 9 pages
https://doi.org/10.1155/2018/6520314
Dimitris Drougkas1, Evagelos Karatsis1, Maria Papagiannaki2, Serafeim Chatzimoisiadis1, Fotini Arabatzi2, Stergios Maropoulos3, Alexander Tsouknidas3
1 , Greece
2 , Greece
3 , Greece
Academic Editor: Stefano Zaffagnini
Contact: abb@hindawi.com
Objetivo. Durante el último siglo, las zapatillas de correr han sido objeto de cambios drásticos con mejoras incrementales sin embargo en cuanto a la prevención de lesiones. Esto puede deberse, entre otras cosas, a la escasa información que las metodologías experimentales pueden proporcionar sobre su respuesta 3D in situ. El objetivo de este estudio fue demostrar la eficacia de las técnicas de modelado de elementos finitos (EF) para optimizar un sistema de entresuela en cuanto a la capacidad de amortiguación proporcionada. Métodos. Se escaneó una zapatilla de correr comercial mediante microtomografía computarizada y su entresuela a base de gel se sometió a ingeniería inversa con una precisión de 200 μm. El modelo 3D resultante se sometió a cargas y condiciones de contorno biorrealistas, en términos de distribución de la presión plantar variable en el tiempo y de restricciones de contacto entre la zapatilla y el suelo. La malla del modelo de EF se verificó en cuanto a su solidez conceptual y se validó frente a las pruebas de impacto impulsadas por la velocidad. Se asignaron propiedades materiales no lineales a todas las entidades y se sometió el modelo a un análisis dinámico de EF. Se empleó una función de optimización (basada en criterios de absorción de energía) para determinar el volumen y la posición óptimos del gel, a fin de acomodar la amortiguación secuencial en la parte trasera, media y delantera del pie del corredor durante la fase de apoyo. Resultados. Los campos de tensión en desarrollo in situ sugieren que las propiedades de disipación de impactos de la entresuela podrían mejorarse significativamente. Alterando la posición de las almohadillas de gel y variando su volumen se obtuvieron diferentes respuestas de la entresuela que podían ajustarse más eficazmente al patrón específico de golpeo y pronación. Conclusiones. Los resultados sugieren que el diseño de la entresuela puede mejorarse significativamente a través de la modelización de EF biorrealista, proporcionando así una nueva plataforma para el rediseño conceptual y/o la optimización del calzado moderno.
Descripción
Objetivo. Durante el último siglo, las zapatillas de correr han sido objeto de cambios drásticos con mejoras incrementales sin embargo en cuanto a la prevención de lesiones. Esto puede deberse, entre otras cosas, a la escasa información que las metodologías experimentales pueden proporcionar sobre su respuesta 3D in situ. El objetivo de este estudio fue demostrar la eficacia de las técnicas de modelado de elementos finitos (EF) para optimizar un sistema de entresuela en cuanto a la capacidad de amortiguación proporcionada. Métodos. Se escaneó una zapatilla de correr comercial mediante microtomografía computarizada y su entresuela a base de gel se sometió a ingeniería inversa con una precisión de 200 μm. El modelo 3D resultante se sometió a cargas y condiciones de contorno biorrealistas, en términos de distribución de la presión plantar variable en el tiempo y de restricciones de contacto entre la zapatilla y el suelo. La malla del modelo de EF se verificó en cuanto a su solidez conceptual y se validó frente a las pruebas de impacto impulsadas por la velocidad. Se asignaron propiedades materiales no lineales a todas las entidades y se sometió el modelo a un análisis dinámico de EF. Se empleó una función de optimización (basada en criterios de absorción de energía) para determinar el volumen y la posición óptimos del gel, a fin de acomodar la amortiguación secuencial en la parte trasera, media y delantera del pie del corredor durante la fase de apoyo. Resultados. Los campos de tensión en desarrollo in situ sugieren que las propiedades de disipación de impactos de la entresuela podrían mejorarse significativamente. Alterando la posición de las almohadillas de gel y variando su volumen se obtuvieron diferentes respuestas de la entresuela que podían ajustarse más eficazmente al patrón específico de golpeo y pronación. Conclusiones. Los resultados sugieren que el diseño de la entresuela puede mejorarse significativamente a través de la modelización de EF biorrealista, proporcionando así una nueva plataforma para el rediseño conceptual y/o la optimización del calzado moderno.