林田，王伟

(福州大学，机械工程及自动化学院，福建 福州350108)

足三维有限元建模及鞋垫腰窝高度对足舒适性的影响研究

林田，王伟

(福州大学，机械工程及自动化学院，福建 福州350108)

探讨建立足部三维有限元模型的方法，并建立一系列腰窝高度的鞋垫模型，应用模型模拟分析得出足底压力分布及骨骼受力情况，找出穿着最舒适时的腰窝高度。基于CT数据，建立包括骨骼，软骨，软组织，韧带和足底腱膜，考虑材料非线性的足部模型。截取腰窝曲面，建立5个腰窝高度的鞋垫模型。利用完整的有限元模型对行走中立期进行了静态模拟。有限元分析结果表明，满腰窝高度的鞋垫会对第二跖骨造成压迫，降低舒适感；综合舒适度函数可得出1/2-3/4腰窝高度的鞋垫具有最佳的舒适性，与实验得出的结论相同。提出从足舒适度角度设计鞋垫的腰窝高度时应综合考虑足底压力分布和跖骨应力，为设计鞋垫和研究足部各种临床状况提供了参考。

生物力学；有限元分析；鞋垫；舒适性

在人体力学系统中足部扮演着重要的角色，是维持人体直立姿态的支撑点，一般认为足的功能为：支撑承重、吸收震荡、传递运动和杠杆作用[1]。鞋垫作为鞋的一部分，对穿着过程中的舒适性起着重要的作用，许多足部疾病与鞋类穿着过程中的不适感有关，故鞋类的舒适性的改善值得探讨，而有限元在此方面的分析可以提供很大的帮助。

有研究人员通过有限元分析法[2]及实验法[3]得出全掌贴合的鞋垫可以有效改善足底压力分布，减小足底最大压力。……