体育地板是具有承受人们高强度运动及提供运动保护功能的特殊地板,是体育馆地面铺装设施中重要组成部分。我国关于体育地板方面的研究起步较晚、基础薄弱,对体育地板力学性能、检测方法及检测仪器方面的研究相对匮乏。本课题为黑龙江省木材科学研究所与东北林业大学合作研究,承担黑龙江省自然科学基金项目:“体育地板功能性运动生理学评价机理及结构设计优化(项目编号:C201045)”。课题研究基于运动生物力学理论及采用人体运动仿真分析、算法预测、实验验证等方法,以体育地板冲击、滚动两大重要载荷指标为研究对象,研究冲击载荷对人体下肢影响;依据冲击载荷实验和模拟仿真方法,优化体育地板减震垫结构参数提升体育地板冲击吸收性能;基于激光位移传感器测量原理,提出体育地板滚动载荷检测方法;结合机械结构应力分析与检测标准设计要求,设计体育地板综合载荷检测仪。基于运动生物力学相关理论,建立数学方程与人体仿真模型求解出人体跳跃下落过程中人体下肢通过自身运动规律可吸收的最大冲击载荷;依据模型结果及人体下肢骨骼受力特点得到人体下肢承受冲击载荷阈值;确定人体运动安全条件下体育地板冲击吸收率,为体育地板减震垫结构参数优化提供相关依据。依据冲击载荷实验和模拟仿真数据、冲击载荷检测方法与标准,采用BP神经网络预测模型算法与SPSS多元线性回归方程拟合算法,构建减震垫结构参数与反冲击力之间的关系;应用训练好的BP神经网络预测模型得到体育地板减震垫结构预测参数,以体积占比与反冲击力代数和最小作为优化目标,得到减震垫最优结构参数,并验证该参数下的体育地板具有良好的冲击吸收率。基于激光位移测距技术,将激光位移传感器与体育地板滚动载荷检测相结合,提出双激光位移传感器、两列扫描点检测,两次扫描差值测量的检测方法;通过实验验证此检测方法具有较高的检测精度。结合机械结构应力分析与检测标准设计要求,依据体育地板冲击与滚动载荷检测标准方法的研究,提出体育地板综合载荷检测仪总体结构设计与问题解决方案;分别对综合检测仪的冲击动力控制机构与滚动载荷运行机构进行结构设计与有限元静力学仿真分析,验证体育地板综合检测仪设计的合理性、可行性与安全性。课题研究为求解人体下肢承受冲击载荷方法上提供新思路,为通过优化减震垫结构参数的方式提高体育地板运动保护功能提供理论依据,为提升体育地板滚动载荷检测精度提供新方法,推动我国体育地板生产与检测技术领域的发展。