气缸是鞋钉损伤模拟系统的核心动力源，它们负责精确调节和施加力的机制。这些部件通过将气压转换为受控的机械运动，使系统能够复制运动损伤的复杂物理过程。
通过将任务分配给垂直预压缩和水平刮擦运动，气缸允许研究人员独立调整力和速度。这种能力可以精确模拟特定的冲击场景，从不同的运动员体型到不同的比赛强度。
气缸如何驱动模拟
该模拟系统依靠两种不同方向的气缸来重现鞋钉冲击的多向力。
模拟穿透压力
垂直气缸负责产生称为预压缩载荷的初始向下力。
此操作模拟鞋钉压入或穿透皮肤的特定压力。它在发生任何横向运动之前建立垂直载荷，模仿运动员踩地的重量。
控制刮擦力学
施加垂直压力后，水平气缸驱动横向运动。
这些部件控制刮擦运动的速度和位移。此功能复制了鞋钉在皮肤上拖动或滑动的作用，这通常是铲球时造成撕裂的主要原因。
精度和可调性
在此背景下使用气缸的主要优势在于能够微调模拟环境。
修改载荷水平
通过调整气压输入，研究人员可以修改气缸施加的载荷水平。
这使得系统能够按比例放大或缩小力，以匹配不同体型的冲击条件。它还能够模拟各种比赛强度，确保测试条件反映真实比赛的能量水平。
操作注意事项
虽然气动系统提供必要的动力和控制，但其效用取决于具体配置。
准确校准的必要性
系统的模拟现实能力完全取决于气压的精确调节。
如果压力未严格调整以匹配目标变量——例如特定的运动员体重或滑动速度——则由此产生的损伤模拟将无效。研究人员必须确保气动输入直接关联到所测试场景的物理参数。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高鞋钉损伤模拟的有效性，您必须根据您希望研究的具体损伤机制来校准气缸。
- 如果您的主要重点是研究穿透深度和垂直冲击：优先调整垂直气缸，以精确生成与运动员体重相关的预压缩载荷。
- 如果您的主要重点是分析皮肤撕裂和撕裂长度：专注于水平气缸，以精确控制刮擦运动的速度和总位移距离。
气缸将理论冲击数据转化为物理现实，提供理解和预防鞋类相关损伤所需的受控力。
摘要表：
| 组件 | 功能 | 真实世界模拟当量 |
|---|---|---|
| 垂直气缸 | 产生预压缩载荷 | 运动员体重和鞋钉穿透压力 |
| 水平气缸 | 控制速度和位移 | 铲球过程中的横向刮擦、滑动或拖动动作 |
| 压力调节器 | 调整气动输入 | 针对不同体型和比赛强度的比例调整 |
| 系统输出 | 受控机械运动 | 精确复制皮肤撕裂和冲击损伤 |
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参考文献
- Angus Hughes, Matt Carré. Padded rugby clothing to prevent laceration and abrasion injuries from stud raking: a method of assessment. DOI: 10.1007/s12283-022-00369-2
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
