马术STAR:开发一种用于评估马术头盔生物机械性能的实验方法
Lauren A Duma1, Mark T Begonia2, Barry Miller2
1Virginia Tech Helmet Lab, Blacksburg, VA, 24061, USA. laurenduma@vt.edu.
Annals of biomedical engineering
|April 28, 2025
概括
马匹头盔测试显示斜冲击提供了线性测试无法捕获的独特数据. 更新的马术STAR评级系统更好地区分了头盔的性能,降低了骑手的脑震荡风险.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 运动工程 运动工程
- 防护设备的设计 保护设备的设计
背景情况:
- 当前的马术头盔标准提供了最小的性能差异.
- 需要一个全面的评级系统来评估影响性能.
- 马术STAR是以前建立的头盔评级系统.
研究的目的:
- 在线驱动和斜冲击条件下比较马术头盔冲击反应动力学.
- 评估将斜跌试验纳入马术STAR评级系统的影响.
主要方法:
- 在45个骑兵头盔模型的前后头部位置 (冲击速度6.56米/秒) 进行了斜落下测试.
- 将斜冲击的峰值线性和旋转头加速与线性驱动的摆形冲击的峰值线性和旋转头加速进行了比较.
- 总共进行了720次撞击试验,这是迄今为止对马术头盔的最大研究.
- 修改了马术STAR,通过计算加权的脑震荡风险,包括摆形和斜冲击.
主要成果:
- 斜冲击产生的峰值线性加速为105.8204.5g,峰值旋转加速为330413854rad/s2.
- 峰值线性加速显示线性和斜冲击之间的相关性很弱 (R2 = 0.34),旋转加速显示没有相关性 (R2 = 0.04).
- 更新后的马术STAR系统显示,表现最差的头盔的脑震荡风险几乎是表现最好的头盔的四倍.
结论:
- 线性驱动和斜冲击产生不同的头部旋转,揭示了不同的头盔性能模式.
- 更新的马术STAR系统有效地区分高性能和低性能马术头盔.
- 修订后的评级系统使骑行者能够选择最小化脑震荡风险的头盔,并帮助制造商进行设计比较.
