揭秘運動鞋底的受力分析

　　眾所周知，鞋底與鞋面不同之處，就是它要承載一個人全身的體重，在跑步等快速運動時，甚至要受到約2～4倍體重的壓力。不僅如此，還要求它能具備耐磨性、避震性、彈性、防滑性、抗扭傷性、舒適透氣性，軟硬度適宜，重量輕和耐撓曲等功能。那么如何才能達到這么多的要求呢?這就必須要求制鞋從運動鞋的定位上進行受力分析，通過檢測分析手段，為鞋底設計

　　提供依據。現就運動鞋幾個主要性能對鞋底受力的影響進行分析，供業界人士參考。

　　1.耐曲撓性

　　運動鞋的耐折性是消費者優先考慮的要素，也是國內質量監督部門十分注重的一個物性指標，其測試方法是GB /T3903.1—1994的國家標準，在鞋底跖趾關節處割口5mm長，以每秒約4次的折撓頻率進行測試，要求極其苛刻。所以，鞋底設計生產時，應考慮鞋底彎折溝的厚度和底材的韌性。一般彎折溝的設計均以圓弧形為主，可避免應力集中，起分散彎折力和延伸力的作用，同時，在彎折溝背面應以加強筋的方式加厚至2.0mm以上。

　　2. 耐磨性

　　在國內還處于較低消費水平的現階段，運動鞋的耐穿性無疑是消費者最關心的，其中除鞋底的耐折性外，能否耐磨也是耐穿性的決定因素之一。

　　2.1周邊磨耗

　　一般情況下，鞋底周邊(前掌、中腰、后跟)邊緣向內10～1 5mm是受磨最多的部位，但其受磨程度小于鞋頭和后跟。其原因是，大拇指、小拇指和腳跟三點是主要的受力部位。

　　2.2 鞋頭磨耗

　　鞋頭受磨程度小于后跟，鞋頭外側受磨小于鞋頭內側。其原因是，走路或跑步時，都是后跟先著地，腳提離地面時，大拇指最后提起且向前推進并產生摩擦力。

　　2.3 后跟磨耗

　　后跟是受磨耗的主要部位，據統計：80% 以上人的腳是以腳后跟外側先著地，又因腳在起步、落地時，均是朝向內心偏移，所以其外側受磨程度大于內側。

　　2.4 耐磨設計

　　根據以上的受磨分析，一些受磨功能要求高的運動鞋(如：球鞋)，就須選用耐磨性能好的橡膠做大底，如采用意大利超強耐磨的vibra 橡膠底。或者在鞋頭內側和后跟外側，特意設計耐磨的橡膠貼片，目前最佳的測試方法是以SATRA TM1 74-94進行DIN測試評估。

　　3.止滑性

　　在進行籃球運動時常常有急停、急轉動作，此時要求運動鞋(如：藍球鞋)具有較高止滑性，否則，不僅會引起一場精采賽事的失利，還可能會造成運動員受傷。然而，在鞋底其他方面條件不變的條件下，耐磨耗性和止滑性卻是成反比的，耐磨耗性越好，就意味著止滑性下降;止滑愈佳，則其耐磨性就差。所以應通過大量的測試對比，找到耐磨耗性和止滑性最佳的結合點，來進行設計生產。當然，還要從運動鞋的功能上去考慮鞋底紋路的設計，從而確定耐磨耗性和止滑性之間的最佳平衡點。

　　4.透氣性

　　透氣性不僅只限于鞋面，鞋底同樣也要求有透氣性。因為在正常穿用運動鞋時，人足部皮膚的溫度可達到34～35℃ ;而在激烈運動時，其溫度將達到43～49℃ ;此外，大底紋路設計越粗糙、愈復雜，與地面摩擦力就愈大，熱度也愈高。因此，鞋底透氣性的設計是非常必要的，但同時要考慮其防水性，一般是在氣窗處涂抹一層能透氣的防水膠，或采用美國wL.GORE公司的GORE—TE×材料。

　　5.支撐力

　　支撐力是一個比較復雜的問題，具體說就是通過運動鞋緊縮厚實的設計，來保證腳對人體強有力的支撐。這種緊縮的設計，可以克服腳向四周分散力量，從而保證向上的支撐力。一般采用硬支撐片(如TPU片)從鞋腰延伸至后跟，插人中底或在大底與中底之間，對人腳起平穩支撐、固定的作用，也可防止運動中的扭傷。

　　6.避震性

　　人在負重的狀態下徒步行走，每公里約走600～700步。這就意味著每步行一公里，一只腳要承受600～700次的重力沖擊，若是激烈運動，則其沖擊力就更大。有人做過統計，一個人在跑步時，腳觸地的瞬間，受到地面的沖擊力將達到人體重量的2～4倍。如果鞋沒有良好的減震系統來緩解這種沖擊，一定會使雙腳感到疲憊不堪，還會對大腦造成沖擊。一般情況下，采用具有一定彈性的中底(如EVA、PU)或在大底后跟嵌入具有彈性的墊片(如EVA、PU)，以減少沖擊力。同時，可以達到能量回輸的效果(能量回輸是指鞋底在沖擊到地面之后，借由受壓變形的彈性體將動能吸收，稍后，在它離地之前，因彈性體形狀的回復而將能量還給穿著者，使穿著者跑得更快、跳得更高)。

　　7.抗扭傷性

　　人的腳是由2 6塊骨骼組成。人的行走過程是一個很復雜且科學的骨骼和肌肉協調運動的過程，腳從觸地到抬離地面，受到一個向上的沖力和向前的摩擦力，在腳觸地的瞬間，受到一個很大的沖力，在抬離地面前，需要對地面施加一定作用力以得到向前的摩擦力。在這一過程中，分析人腳的運動過程是這樣的：80% 以上人的腳是以腳后跟外側先著地，此時腳后跟軸線略向外偏斜，著地時腳受到一個很大的沖力，它自然地向內翻轉，以分散地面沖擊造成的對腳關節的傷害，最后腳后跟軸線從向外偏斜位置轉到垂直地面位置;在抬離地面前，各相關肌肉群及關節收縮緊張，以提供對地面的作用力，此時腳后跟軸線由垂直地面位置又轉到外斜位置，以提供作用力。在這一過程中，通常會出現兩種情況：過度翻轉和翻轉不夠。如果腳落地后向內翻轉時，腳后跟軸線過了垂直面向內斜，那么在腳離地時，它來不及調整到外斜位置，使肌肉骨骼未能做好充分準備，易造成運動扭傷 為了克服腳弓下塌的扁平足易出現運動扭傷的問題，鞋底一般設計成雙密度的彈性體，在鞋底后跟內側位置，設計一相對密度高的材料，以抵抗人腳過度翻轉而造成的扭傷。另一種情況是常發生在高腳弓的人身上的翻轉不夠的現象。由于高腳弓人的腳關節一般比較僵硬，在腳落地時，往往不能完全翻轉到垂直位置，不足以化解地面對腳及各關節的沖擊，而易造成扭傷，有此類腳的人，往往在其整個鞋外側，磨損比較厲害，后跟避震好和符合腳型的鞋楦是其最佳的選擇。當然，也可從結合鞋墊的設計上，來增強抗扭力和減輕疲勞感。

　　8.輕量化

　　輕量化是直接影響運動鞋舒適性的因素之一，也是運動員能否最佳發揮的一個關鍵因素。因為運動員在運動時體能消耗很大，要求盡量減少體重外的負荷，其中運動鞋是主要的考慮因素， 要在保證運動鞋功能的基礎上，盡量減輕鞋重量，讓運動員步履輕盈。國外早已對運動鞋重量規定了上限，國內近年來也大量采用PU.EVA.MD和射出EVA等發泡彈性體作為中底，或采用發泡橡膠作為鞋底，對底材定出了較規范的密度要求，據調查：有時一雙還不足400g的運動鞋，卻已經具有很好的柔韌性。在國內運動鞋行業首家通過英國SATRA實驗室認證的泉州寰球鞋服有限公司，在榮獲國家出口免驗、中國名牌和國家免檢的AthIetic產品上，就是結合了專業功能、納米抗菌(國家專利)獨有特性和緊縮的鞋面及包裹式的支撐鞋底減晨設計，使消費者覺得鞋就象長在腳上一樣那么輕盈、舒適，且兼具安全性和環保性國內目前在市場上銷售的運動鞋，嚴格說來，只有慢跑鞋和休閑鞋二類，沒有什么特殊的功能，對以上所述的8個常規性能要求，沒有很好的體現，但隨著2008奧運會的臨近和大多數人生活品位的普遍提高，對運動鞋功能性的要求也愈來愈高，如何針對各類運動鞋(如：藍球鞋、跑步鞋、網球鞋、羽毛球鞋等)的特性，塑造出有自身品牌特色的產品，應是國內鞋業界值得關注的問題。因此，必須在開發設計前，詳盡地對鞋子進行受力分析，并利用完善的檢測系統進行評估驗證。