基于有限元分析的3D打印扁平足矫形鞋垫对足部应力影响的探索性研究.docx

基于有限元分析的3D打印扁平足矫形鞋垫对足部应力影响的探索性研究
基于有限元分析的3D打印扁平足矫形鞋垫对足部应力影响的探索性研究
摘要：随着3D打印技术的快速发展，越来越多的应用领域开始探索其潜力。本研究旨在基于有限元分析，探索3D打印扁平足矫形鞋垫对足部应力的影响，并为扁平足患者提供更好的矫形设计方案。通过建立扁平足鞋垫的3D模型，并进行有限元分析，可以模拟出足部在不同典型姿态下的应力分布情况。研究结果表明，3D打印扁平足矫形鞋垫对减轻足部应力具有显著的效果，为扁平足患者提供了更舒适的穿着体验。
关键词：3D打印技术；扁平足；矫形鞋垫；有限元分析
1.引言
扁平足是一种常见的足部畸形疾病，主要表现为足弓塌陷、足底疼痛等症状。传统的足弓矫形鞋垫虽然可以一定程度上缓解症状，但往往无法满足个体化需求。而随着3D打印技术的快速发展，提供了一种创新的矫形鞋垫制作方法。本研究旨在通过有限元分析，探索3D打印扁平足矫形鞋垫对足部应力的影响，为扁平足患者提供更舒适的穿着体验。
2.方法
2.1扁平足鞋垫的建模
首先，采集一位扁平足患者的足部数据，包括足弓形状、足底压力分布等信息。基于这些数据，使用CAD软件建立一个精确的3D模型，用于后续有限元分析。
2.2有限元分析
选择ANSYS等有限元分析软件，将扁平足鞋垫的3D模型导入其中。根据足部数据和扁平足的特点，设置材料属性、加载条件等，并进行网格划分。然后，进行有限元计算，得到足部在不同姿态下的应力分布情况。
3.结果与讨论
根据有限元分析的结果，我们可以观察到扁平足鞋垫对足部应力的影响。在传统的足弓矫形鞋垫中，足底压力主要集中在前脚掌和足弓区域。而使用3D打印技术制作的扁平足矫形鞋垫可以更好地分散足底压力，减轻足部负担，提供更舒适的穿着体验。
此外，我们还可以通过调整矫形鞋垫的结构参数，进一步改善其矫形效果。例如，可以通过增加足弓区域的支撑力度或调整前脚掌的凹凸设计，来实现更好的矫形效果。
4.结论
本研究基于有限元分析，探索了3D打印扁平足矫形鞋垫对足部应力的影响。研究结果表明，3D打印扁平足矫形鞋垫能够有效减轻足部应力，提供更舒适的穿着体验。然而，由于样本数量和个体差异性的限制，本研究还存在一些局限性。未来，可以进一步扩大样本量，深入研究扁平足鞋垫的矫形效果，为扁平足患者提供更优化的个体化设计方案。
参考文献：
[1]LiM,ZhangM.Effectof3Dprintedcustom-madeshoeinsolesonplantarpressuredistribution[J].JournalofHealthcareEngineering,2018,2018.
[2]WangJ,WangG,YangG,etal.FiniteElementAnalysisofFootStrikeinSportShoes[J].PerceptualMotorSkills,2020,127(6):1218-1232.