肌肉疲劳会显著缩小跑步机跑板和高性能鞋履机械设计的可接受安全裕度。随着跑者疲劳，身体通过肌肉活动主动调节冲击的能力会减弱，迫使设备精确补偿生理控制的下降，以防止受伤。
随着运动时间的延长，身体调节软组织粘弹性的能力会下降，将冲击衰减的负担从肌肉转移到设备上。这带来了一个关键要求：像刚度和阻尼这样的设计参数必须针对疲劳状态进行优化，因为此时跑者对次优机械性能的耐受性最低。
运动过程中的生理变化
主动调节的丧失
在跑步开始时，人体会主动管理冲击力。肌肉会收缩和调整，以调节下肢软组织的粘弹性，有效地充当主要的减震器。
转向被动依赖
随着运动时间的延长和疲劳的出现，这种主动肌肉调节会退化。身体自我调整其刚度和阻尼特性的能力会减弱。
将负担转移给硬件
在这种疲劳状态下，跑者几乎完全依赖外部机械。跑步机跑板和鞋履必须承担肌肉无法再承担的冲击调节作用。
对机械设计约束的影响
缩小的安全窗口
模拟表明，安全机械参数的范围不是静态的。虽然健康的跑者可以承受各种表面刚度而无风险，但疲劳的跑者则不能。
刚度和阻尼的关键性
对于疲劳的跑者来说，刚度和阻尼的具体值成为严格的界限。如果设备超出这个缩小的最佳范围，受伤的风险会不成比例地增加，与非疲劳状态相比。
针对“薄弱环节”进行优化
设计师不能仅仅针对健康跑者的平均力学性能。为了确保整个训练过程中的安全，必须调整参数以适应身体自我调节能力的下降。
理解权衡
精度挑战
为疲劳状态进行设计需要更严格的制造公差。因为“安全”的刚度和阻尼范围缩小了，所以材料质量或组装的差异空间很小。
性能与保护
对于健康的跑者来说，感觉灵敏且快速的机械设置，对于疲劳的跑者来说可能过于激进。通过针对疲劳期间所需的更窄的安全范围进行优化，可能会牺牲在跑步初期阶段偏好的“灵巧”感觉。
为您的设计做出正确选择
在选择材料或定义跑步设备规格时，您必须优先考虑用户的生理最终状态。
- 如果您的主要重点是预防伤害： 针对疲劳跑者所需的更窄的刚度和阻尼范围，在身体的自然防御能力受损时提供保护。
- 如果您的主要重点是产品寿命： 确保跑板和中底使用的材料随着时间的推移保持其优化的粘弹性，因为任何退化都会使产品超出疲劳安全区域。
真正的机械安全不是由设备在跑者健康时的表现定义的，而是由它在跑者最脆弱时如何支持他们定义的。
总结表：
| 设计阶段 | 跑者状况 | 生理反应 | 机械优先事项 |
|---|---|---|---|
| 初始阶段 | 健康/精力充沛 | 主动肌肉调节和高冲击吸收 | 性能和响应性 |
| 运动中期 | 中度疲劳 | 组织粘弹性控制下降 | 平衡的阻尼和支撑 |
| 后期 | 高度疲劳 | 被动依赖设备机械 | 窄范围刚度和伤害预防 |
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参考文献
- Zhifa Wang, Ruidong Li. Treadmill Deck Performance Optimization Design Based on Muscle Activity during Running. DOI: 10.3390/app131810457
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
