鞋面研究获得牵引误差

购物者在寻找新鞋时，无论他们是在寻找高跟鞋还是高帮鞋，都容易考虑到安全性和滑性。

一个安全，坚固的鞋是可能通过适当的踏板。但踏板有多种形式，并不是所有的设计都是为了防止滑倒和摔倒，这是美国工伤的最大原因之一，也是许多儿童故事和电视节目的一大亮点。

匹兹堡大学斯沃森工程学院生物工程学副教授库尔特·贝肖纳说:“我有孩子，当我给他们读儿童读物时，似乎每三本书中就有一本会有人跌倒。”“坠落事故确实无处不在。”

Beschorner和研究生研究员Seyed Moghaddam最近开发了一种新的计算模型，可以在从可见到微米的多个尺度上模拟鞋子和地板之间的摩擦相互作用。

“我们的建模方法可以预测新的胎面设计对其牵引力性能的影响，”Beschorner说。“这可以带来更好的牵引力和更有效的设计过程。”

鞋子的模拟是通过在微观水平上测量鞋子的不同部分来实现的，包括鞋面花纹和材料，研究人员用这些来创建计算机模型来测量摩擦力和摩擦力。

通过对不同环境下的鞋面进行建模，研究小组发现，要想在油性室内表面获得良好的牵引力，鞋子需要具备三样东西:更柔软的橡胶或聚氨酯材料、更宽的鞋跟和弯曲的鞋跟。与此同时，把一个人的重量分布在更大的鞋面面积可以提高牵引力。有些鞋的踏板在鞋边前停住。Beschorner说，鞋底延伸到最外层边缘的鞋子的滑度要低20%左右。

该模型是在皮特的人体运动与平衡实验室创建的，该实验室致力于开发人体工程学解决方案，以防止跌倒。Beschorner说，这是第一个使用计算模型研究鞋面和地板表面摩擦的实验室之一。

Moghaddam说:“这个模型还能包含人类特有的步行方式，以观察这对一个人从鞋子中获得的摩擦力有多大的影响。”这将有助于为不同步行方式的人设计定制鞋子。

Beschorner在过去的10年里研究了不同的鞋子的力学和功能，但是模型预测的摩擦力只是在最近的这个项目中出现的。

“在这个项目之前，我们花了很多时间测试不同的鞋子，但这是低效的，不会给我们提供很多关于摩擦背后机制的信息，”他说。“计算机建模让我们能够窥视盒子内部，了解是什么原因导致不同的鞋子要么摩擦力好，要么摩擦力差。”

该团队的目标是与鞋业公司合作，将这些方法整合到他们的设计过程中，以有效地开发更安全的鞋子。

虽然该模型只在室内含油表面进行了测试，但Beschorner说，研究小组也有兴趣将研究扩展到室外表面，如土壤。

他说:“我们认为这是模型的自然延伸，尽管开发这种功能还需要进一步的研究。”

这项研究由美国国家职业安全与健康研究所(National Institute for Occupational Safety and Health)提供的150万美元资助。