Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Discussion on angular asymmetry in the solutions of SLIP model

Kowalczyk Piotr, Płociniczak Łukasz, Wróblewska Zofia

Mathematica Applicanda

|

2023

|

Vol. 51, no. 2

223--237

EN

We consider a spring-mass model of human running which is built upon an inverted elastic pendulum. The model itself consists of two sets of differential equations - one set describes the motion of the centre of mass of a runner in contact with the ground (support phase), and the second set describes the phase of no contact with the ground (flight phase). In our previous approach, we assumed that periodic solutions in the support phase are symmetrical with respect to the touch-down and take-off angles for the large spring constant (or small angle of attack). Based on proposed solutions, we introduce analytical approximations of an asymmetrical boundary value problem, which brings our model closer to real running. By appropriately concatenating asymptotic solutions for the two gait phases, we are able to reduce the dynamics to a one-dimensional apex to apex return map and then to investigate the existence and stability of periodic solutions. Unlike in the symmetrical version, we could not find sufficient conditions for this map to have a unique stable fixed point. Extending the model with the possibility of taking off with the angle other than during landing, the aforementioned asymmetry, is necessary in the context of real run considerations. Thanks to this, our work could be enriched by experimental results. In this paper, we will present the possible reasons for the instability of asymmetric solutions in conjunction with conclusions from the observation of real runs.

PL

W pracy rozważamy model biegu, w którym człowiek sprowadzony jest do punktu masy na nieważkiej sprężynie, a momencie kontaktu z podłożem staje się odwróconym sprężystym wahadłem. Sam model składa się z dwóch zestawów równań różniczkowych - jedno opisuje ruch środka masy biegacza podczas kontaktu stopy z podłożem (faza podparcia), a drugi fazę lotu. W naszym poprzednim podejściu zakładaliśmy, że rozwiązania okresowe w fazie podparcia są symetryczne względem kątów lądowania i odbicia dla dużej wartości sztywności nogi (lub małego kąta ataku). Na podstawie proponowanych rozwiązań wprowadzamy analityczne przybliżenia asymetrycznego problemu brzegowego, co zbliża nasz model do rzeczywistego biegu. Odpowiednio łącząc asymptotyczne rozwiązania dla obu faz biegu, jesteśmy w stanie zredukować dynamikę do jednego wymiaru i utworzyć odwzorowanie powrotu od wierzchołka do kolejnego wierzchołka praboli lotu, a następnie badać istnienie i stabilność rozwiązań okresowych. W odróżnieniu od wersji symetrycznej, nie mogliśmy znaleźć wystarczających warunków, aby to odwzorowanie miało jednoznacznie określony stabilny punkt stały. Rozszerzenie modelu o możliwość odbicia pod innym kątem, niż podczas lądowania (asymetria), jest konieczne w kontekście rozważań nad rzeczywistym biegiem. Dzięki temu nasza praca mogła zostać wzbogacona o wyniki eksperymentalne. W tym artykule przedstawimy możliwe przyczyny niestabilności asymetrycznych rozwiązań w połączeniu z wnioskami z obserwacji rzeczywistych biegów.

2

Comparative analysis of dynamic load models generated by runners on footbridges

Pańtak Marek

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 1

147--162

EN

Footbridges, like all building structures, must be designed in a way that ensures their safe and comfortable use. Steel footbridges characterised by low vibration damping often turn out to be a structure susceptible to the dynamic influence of users during various forms of their activity. For these structures, the impact of running users may be a key type of dynamic load for the verification of the serviceability limit state due to vibrations. In the literature, there are several proposals for models of dynamic load generated by runners (models of ground reaction forces - GRF). The paper presents the characteristics, analyses and comparisons of selected GRF load models. The analyses were performed using the GRF recorded during the laboratory tests of runners (tests planned and carried out by the author) and the GRF determined using various load models. In order to illustrate the accuracy of the estimation of the dynamic response of the structure, depending on the GRF model used, dynamic field tests and dynamic numerical analyses of the selected steel footbridge were carried out. The obtained results were analysed and compared.

PL

W artykule przedstawiono charakterystyki i analizy porównawcze wybranych modeli GRF. Analizy przeprowadzono z wykorzystaniem GRF zarejestrowanych podczas badań laboratoryjnych osób biegnących (badania własne autora) oraz GRF wyznaczonych z wykorzystaniem różnych modeli. W celu zobrazowania dokładności oszacowania odpowiedzi dynamicznej konstrukcji, w zależności od zastosowanego modelu GRF, przeprowadzono dynamiczne badania terenowe oraz dynamiczne analizy numeryczne stalowej kładki dla pieszych podatnej na oddziaływanie osób biegnących. Przeprowadzone analizy pozwoliły ustalić poprawność odwzorowania przebiegów GRF oraz dokładność wyznaczania odpowiedzi dynamicznej konstrukcji narażonych na dynamiczne oddziaływanie osób biegnących. W artykule przedstawiono własne zalecenia dotyczące modelowania oddziaływania osób biegnących na kładki dla pieszych oraz własne zalecenia dotyczące doboru parametrów wybranych modeli GRF opracowane na podstawie własnych badań sił reakcji podłoża generowanych podczas biegu. Zalecenia te pozwalają zwiększyć dokładność odwzorowania przebiegów GRF oraz dokładność oszacowania odpowiedzi dynamicznej konstrukcji narażonych na dynamiczne oddziaływanie osób biegnących. W szczególności: zaproponowano rozróżnianie technik biegu w celu dokładniejszego odwzorowania oddziaływań dynamicznych osób biegnących na konstrukcje, przedstawiono wartości współczynników Fouriera i przesunięć fazowych dla różnych technik biegu na potrzeby modelu bazującego na szeregu Fouriera, przedstawiono zalecenia dotyczące doboru wartości czasu kontaktu stopy z podłożem tcr dla różnych technik biegu na potrzeby modelu półsinusoidalnego (ang.: half-sine model), przedstawiono zalecenia dotyczące maksymalnych amplitud GRF dla różnych technik biegu oraz scharakteryzowano własną propozycję odwzorowania przebiegów GRF za pomocą funkcji Gaussa.

3

Lower extremity stiffness in habitual forefoot strikers during running on different overground surfaces

Zeng Ziwei, Yin Lulu, Zhou Wenxiong, Zhang Yy, Jiang Jiayi, Wang Lin

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2021

|

Vol. 23, no. 2

73--80

EN

Purpose: Sports surface is one of the known external factors affecting running performance and injury. To date, we have found no study that examined the lower extremity stiffness in habitual forefoot strikers running on different overground surfaces. Therefore, the objective of this study was to investigate lower extremity stiffness and relevant kinematic adjustments in habitual forefoot strikers while running on different surfaces. Methods: Thirty-one male habitual forefoot strikers were recruited in this study. Runners were instructed to run at a speed of 3.3 m/s (±5%) on three surfaces, named synthetic rubber, concrete, and artificial grass. Results: No significant differences were found in leg stiffness, vertical stiffness, and joint stiffness in the sagittal plane during running on the three surfaces ( p > 0.05). Running on artificial grass exerted a greater displacement in knee joint angle than running on synthetic rubber ( p = 0.002, 95% CI = 1.52–7.35 degrees) and concrete ( p = 0.006, 95% CI = 1.04–7.25 degrees). In the sagittal plane, peak knee moment was lower on concrete than on artificial grass ( p = 0.003, 95% CI = 0.11–0.58 Nm/kg), whereas peak ankle moment was lower on synthetic rubber than on concrete (p < 0.001, 95% CI = 0.03–0.07 Nm/kg) and on artificial grass (p < 0.001, 95% CI = 0.02–0.06 Nm/kg). Among the three surfaces, the maximal ground reaction forces on concrete were the lowest (p < 0.05). Conclusions: This study indicated that running surfaces cannot influence lower extremity stiffness in habitual forefoot strikers at current running speed. Kinematic adjustments of knee and ankle, as well as ground reaction forces, may contribute to maintaining similar lower extremity stiffness.

4

The meaning of physical activity in the quality of life management aspect

Rosak-Szyrocka Joanna, Clark Cain C. T., Abbas Ali Abdulhassan, Ullah Irfan

Quality Production Improvement - QPI

|

2020

|

Vol. 2, Iss. 1

69--76

EN

Quality of life is an ambiguous concept with a medical, sociological and economic dimension, as well as psychological, the most subjective one. Physical activity is considered one of the most important elements of a healthy lifestyle and a factor that determines the physical and mental health of an individual. The article presents the issue of physical activity in the aspect of quality of life management. It was found that respondents notice a very large relationship between sport and quality of life. The authors showed that it is very important in the quality of life management aspect not only to promote physical culture, but also to develop the habit of practicing it.

5

The influence of minimalist and conventional sports shoes and lower limbs dominance on running gait

Jandova S., Volf P., Vaverka F.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2018

|

Vol. 20, no. 3

3--9

EN

Purpose: The aim of this study was to determine how minimalist running shoes (MRS), conventional running shoes (CRS) and the dominance of lower limbs influence the running gait. Methods: Trained recreational runners (N = 13) who have been engaged in regulary running for more than one year were participants in this study. They were experienced with using MRS and CRS for more than half year and they used both types of shoes. An in-shoe pressure measuring system (Pedar-X®, Novel, Munich, Germany) was used to monitor plantar pressure and vertical force and the temporal parameters when running in MRS and CRS during the stance phase, the swing phase and over one stride. Results: Running in CRS significantly prolonged stance, swing and stride phases by 2–11% compared to MRS. In contrast, when running in MRS significantly larger values of maximum pressure (9–14%) and maximum vertical force (3–7%) than in CRS were found. Conclusions: For this reason, running in MRS could be recommended to recreational runners only with care. The effect of limb dominance on temporal characteristics was detected when running in CRS. Significantly longer stance phase for dominant limb is associated with a shorter swing. The kinematics variables were significantly higher for dominant limb than for non-dominat limb when running in MRS and CRS (by 12–23%).

6

The effect of running in an electromagnetic field on human joint and skin lubricationin the metabolic process

Wierzcholski K., Miszczak A.

Tribologia

|

2017

|

nr 6

105--115

EN

This paper presents an experimental and theoretical implementation of the influence of the run-walk treatment in the presence of an electro-magnetic field on energy burn increments in the human body, its metabolism, and finally on the decrements of the human body weight. The experimental research presented in this paper was performed using the following devices: a magnetic induction field produced by a new Polish MT-24 Apparatus, a new German Magcell Arthro magneto electronic device, and a Segmental Body Composition Analyzer Tanita MC 780MA. The author's experience was gained in German research institutes, and practical results were confirmed after measurements and information from students and patients. Up to now, theoretical solutions have not been considered. The theoretical and numerical model presented was implemented by using the Mathcad 15 Professional Program. The main conclusion obtained in this paper can be formulated in the following sentence: The run-walk training implemented by an electro-magnetic magnetic field using tight sportswear leads to the increments of the dynamic viscosity of synovial fluid, changes the internal energy contained in the human body, increases the muscle weight, and the percentage of water in the human body; therefore, it accelerates the slimming process connected with the body weight decrements.

PL

Niniejsza praca stanowi teoretyczną i eksperymentalną implementację wpływu biegania i chodu w obecności pola elektromagnetycznego na wzrost energii spalania w ciele człowieka, na jego metabolizm, a ostatecznie na zmniejszenie wagi i masy ciała. Badania doświadczalne przedstawione w pracy przeprowadzono dzięki wykorzystaniu następujących podmiotów i urządzeń: nowy polski aparat MT-24 wytwarzający pole indukcji magnetycznej, niemiecki magnetoelektroniczny aparat Magcell Arthro, Analizator Składu Masy ciała Tanita MC 780MA na licencji japońskiej, doświadczenia badawcze pozyskane w niemieckich instytutach badawczych, wywiady od studentów-sportowców i pacjentów. Do tej pory modele teoretyczne nie były rozpatrywane. Prezentowany w niniejszej pracy teoretyczno-numeryczny model został implementowany Profesjonalnym Programem Mathcad 15. Do najważniejszych rezultatów zawartych w niniejszej pracy zalicza autor wzrost lepkości cieczy synowialnej i potu, wzrost energii wewnętrznej zawartej w ciele człowieka, minimalny wzrost wagi i masy mięśni, wzrost procentowej zawartości wody w organizmie, zmniejszenie masy i wagi sportowca uprawiającego biego-chody implementowane polem elektromagnetycznym z wykorzystaniem w trakcie biegania ciasnego kompletu dresu treningowego.

7

Kinematic and kinetic analyses of novice running in dress shoes and running shoes

Lee Y., Kim Y. K., Kim Y. H., Kong S., Lee K. K.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2011

|

Vol. 13, no. 3

55-61

EN

The purpose of the study was to investigate how novice runners adjust their lower extremities in heel-toe running while they wear dress shoes and running shoes. Ten novice male runners repeatedly ran across a force plate at 4 m/s in each type of shoes. Joint kinematics and kinetics, vertical ground reaction force, and utilized coefficient of friction during the stance phase were quantified. The results obtained showed no differences in impact peaks, stance time, stride length and joint kinematics. However, dorsiflexion moment was significantly greater with dress shoes (407 Nm) compared to that with running shoes (304 Nm; p < 0.05). Compared to the runners in running shoes (0.23), the runners in dress shoes (0.20) achieved a significantly lower utilized coefficient of friction ( p < 0.05). When running in dress shoes, novice runners tended to use better a dorsiflexion moment than when running in running shoes. This adaptation appears to minimize the chances of slipping at the moment of heel strike.

8

Analyze of vertical acceleration of the body mass center during running on treadmill

Staniak Z., Buśko K., Karpiłowski B., Nosarzewski Z., Witek K.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 26

339-344

EN

The work presents analyze of vertical acceleration curve of the body mass center (VACM characteristic) obtained by eleven athletes during on treadmill running with gradual rise velocity. The measurements are made by uniaxial accelerometer placed in loins part of trunk near the center of body mass. The chosen value of characteristics was calculated for every single run with applied velocity of treadmill The velocity of treadmill of every run was significantly correlated to mean values of VACM characteristics calculated for all subjects. For every athletes analyzed mean values of characteristics calculated separately for left and right steps were significantly different.