肖曉飛，郝衛(wèi)亞

自由體操直體后空翻轉(zhuǎn)體1 080°接直體后空翻轉(zhuǎn)體540°落地生物力學(xué)分析

肖曉飛1，郝衛(wèi)亞2

新的體操規(guī)則鼓勵高難度與高質(zhì)量的動作，尤其是成串動作。采用三維錄像解析法采集比賽中男子自由體操直體后空翻轉(zhuǎn)體1 080°接直體后空翻轉(zhuǎn)體540°動作的運動學(xué)數(shù)據(jù)，然后用建模仿真的方法重現(xiàn)實際動作，綜合分析落地時關(guān)鍵的運動學(xué)和動力學(xué)特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，運動員成功完成了串連接動作，并落地站穩(wěn)：第1次落地身體姿態(tài)角度比較理想，有助于快速制動以及2次起跳，膝髖關(guān)節(jié)肌群成為對抗落地沖擊力的主體；此外，落地后身體仍在旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致兩側(cè)下肢負(fù)荷存在較大差異，使得損傷風(fēng)險較高；第2次落地，盡管身體姿態(tài)角偏低，不利于平穩(wěn)落地，但運動員控制能力較強，通過較大的膝關(guān)節(jié)屈曲保持身體平衡，成功站穩(wěn)。

自由體操；直體后空翻轉(zhuǎn)體1 080°接直體后空翻轉(zhuǎn)體540°；落地；運動學(xué)；動力學(xué)；建模仿真

隨著體操規(guī)則的改革，高難度和高質(zhì)量成為現(xiàn)代競技體操的致勝法寶。第44屆體操世錦賽，張成龍在單杠比賽中憑借全場最高的難度和完美的完成質(zhì)量幫助中國男子體操隊以0.1分的微弱優(yōu)勢逆轉(zhuǎn)奪取男團冠軍；號稱“滾筒洗衣機”的日本小將憑借直體后空翻轉(zhuǎn)體1 440°這一史無前例的高難度動作奪得男子自由體操冠軍。近幾屆體操世界大賽視頻分析表明，后直1080(直體后空翻轉(zhuǎn)體1 080°)、1260(直體后空翻轉(zhuǎn)體1 260°)是世界頂尖運動員采用的主要難度動作，后直540(直體后空翻轉(zhuǎn)體540°)是串連接的基本難度動作。然而，在歷屆體操世界大賽中，自由體操高難度的空翻和轉(zhuǎn)體動作的落地成功率卻相對較低，如2004年體操歐錦賽中自由操比賽出現(xiàn)高達70%的落地失誤[1]。我國體操隊在訓(xùn)練高難度動作的同時把“落地站穩(wěn)奪金牌”作為訓(xùn)練標(biāo)語，不難窺見難度和落地對最終比賽成績的重要性。

對于自由體操的研究多以定性為主，如基于規(guī)則對動作編排及發(fā)展趨勢分析，定量研究則多從運動學(xué)角度定量分析單個動作。受限于體操比賽倫理道德，較少研究涉及動力學(xué)分析[2-3]。盡管各種空翻轉(zhuǎn)體類動作以及前后連接動作備受關(guān)注，但高難度直體后空翻動作的研究較少，尤其是高難度串連接動作的生物力學(xué)特征研究?；诖?，本研究以“后直1080接后直540”串動作為研究對象，分析串連接動作落地的運動學(xué)和動力學(xué)特征，為我國運動員改進和發(fā)展該類型動作難度并提高落地穩(wěn)定性提供參考，也為合理規(guī)避高難度動作落地下肢關(guān)節(jié)潛在損傷風(fēng)險提供指導(dǎo)。

1 研究對象與方法

1.1研究對象

1名中國體操隊男子運動員(國際健將級，奧運會、世錦賽雙料冠軍)，年齡24周歲，體重65 kg，身高173 cm，體操訓(xùn)練18年，無下肢損傷史。完成動作為自由操后直1080接后直540。運動員了解和接受實驗相關(guān)測試，并簽署知情同意書。

1.2研究方法

1.2.1 三維錄像解析法

儀器設(shè)備：2臺高速攝像機(CASIO EX-F1)，拍攝頻率300 Hz，快門速度1/320。攝像機安放在自由操場地的兩個相鄰對角線延長線上，兩機夾角90°，拍攝距離分別為27 m和35 m[4]。使用三維PEAK標(biāo)定框架(28個標(biāo)志點)標(biāo)定，根據(jù)足與落地墊的接觸和蹬離時刻手動進行時間同步。

第44屆世界體操錦標(biāo)賽中國男子體操隊隊內(nèi)選拔賽比賽現(xiàn)場，對運動員完成的后直1080接后直540落地動作進行拍攝(根據(jù)FIG 2013規(guī)則，3名國際級裁判認(rèn)定該動作質(zhì)量較好，無扣分環(huán)節(jié))。使用Simi motion三維運動分析系統(tǒng)進行數(shù)字化解析，使用Second-order Butterworth low-pass filter(頻率6 Hz)過濾原始數(shù)據(jù)，獲得人體關(guān)鍵環(huán)節(jié)點的運動學(xué)數(shù)據(jù)。為避免解析數(shù)據(jù)丟失，在運動員足觸墊時刻分別向前選取100幀，在落地站穩(wěn)后向后選取100幀，作為有效的運動學(xué)數(shù)據(jù)范圍。

1.2.2 計算機建模仿真法

采用文獻的方法[5]，根據(jù)BRG.LifeMODTM中人體形態(tài)參數(shù)測試標(biāo)準(zhǔn)，測量運動員個性化人體形態(tài)學(xué)參數(shù)(包括頭，頸，上、中、下部軀干，上下肢等各個環(huán)節(jié)的長度和圍度等)，并通過人體慣性參數(shù)回歸方程獲得個性化的慣性參數(shù)(環(huán)節(jié)質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量等)，結(jié)合自由操項目技術(shù)動作特征，使用最流行的人體建模軟件BRG.LifeMODTM創(chuàng)建14環(huán)節(jié)(包括頭頸、肩和上軀干、中軀干、下軀干、手和前臂、上臂、大腿、小腿、足，根據(jù)關(guān)節(jié)運動方式，把連接環(huán)節(jié)的關(guān)節(jié)定義為帶有一定自由度的鉸鏈)多剛體人體模型，本研究中為14環(huán)節(jié)，38個自由度[6]；使用多剛體動力學(xué)分析軟件ADAMS創(chuàng)建簡易的自由體操落地墊模型(長×寬×厚度：1 200 cm× 1 200 cm×20 cm)；運用三維運動學(xué)數(shù)字化解析結(jié)果，通過自編接口程序，將三維數(shù)字化結(jié)果轉(zhuǎn)為模型所能識別的運動軌跡，然后驅(qū)動所創(chuàng)建的模型重現(xiàn)實際動作，在此過程中，通過逆向動力學(xué)方法計算完成人體運動軌跡人體與落地墊的接觸力、各關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)力、關(guān)節(jié)力矩；然后進行正向動力學(xué)分析，在關(guān)節(jié)力和關(guān)節(jié)力矩的驅(qū)動下，完成自由操落地過程的計算機仿真。最后，對模型計算機仿真結(jié)果的有效性，采用文獻的方法[5,7]進行驗證，并不斷優(yōu)化，最后重新執(zhí)行仿真過程，獲得下肢關(guān)節(jié)角度等主要的運動學(xué)參數(shù)和前后左右水平地面反作用力、關(guān)節(jié)力矩等主要的動力學(xué)參數(shù)。

1.3指標(biāo)的選擇和定義

選取人體重心速度，重心高度，髖、膝關(guān)節(jié)角度，落地時身體姿態(tài)角度等運動學(xué)指標(biāo)和垂直地面反作用力(vertical ground reaction force，GRFv)峰值，前后和左右水平地面反作用力(ground reaction force，GRF)峰值，到達峰值時間，峰值負(fù)荷率，峰值負(fù)荷率衰減，髖、膝、踝矢狀面關(guān)節(jié)力矩等動力學(xué)指標(biāo)，分析串連接動作落地力學(xué)特征。

身體姿態(tài)角定義為腳觸墊后，雙側(cè)下肢外踝連線的中點與身體重心兩點連線與水平面的夾角α，如圖1。峰值負(fù)荷率和峰值負(fù)荷率衰減定義為垂直地面反作用力峰值減最小值除以時間。髖、膝關(guān)節(jié)伸展，踝關(guān)節(jié)跖屈的關(guān)節(jié)力矩為正值，髖、膝關(guān)節(jié)屈曲，踝關(guān)節(jié)背屈的關(guān)節(jié)力矩為負(fù)值。同時，對GRF峰值、峰值負(fù)荷率、峰值負(fù)荷率衰減、關(guān)節(jié)力矩等分別用體重(body weight，BW)進行標(biāo)準(zhǔn)化。

圖1落地身體姿態(tài)角

Figure1Bodypostureangleduringlanding

1.4落地動作階段劃分

落地是自由操中每個動作的結(jié)束階段，本研究中，后直1080接后直540串連接動作的落地包含第1次落地(First Landing，F(xiàn)L)和第2次落地(Second Landing，SL)2個階段(圖2)，按照GRFv的峰值和最小值關(guān)鍵時刻點將兩次落地進行細(xì)分：

第1次落地沖擊階段(IFL，Impact of first landing)，從腳觸墊時刻到GRFv到達峰值時刻；

第1次落地緩沖階段(BFL，Buffer of first landing)，GRFv從峰值時刻衰減到0時刻，此刻腳離墊，該階段也是2次起跳階段；

第2次落地沖擊階段(ISL，Impact of second landing)，從腳觸墊時刻到GRFv到達峰值時刻；

第2次落地緩沖階段(BSL，Buffer of second landing)，GRFv從峰值時刻衰減到最小值時刻，然后增加到約為1 BW時刻，該時刻之后還有較長的緩沖時間，GRFv數(shù)值在0.9～1 BW范圍內(nèi)浮動，根據(jù)研究目的，截取至1 BW之前的時間作為緩沖階段。

Figure2Perioddivisionoflandingandtheverticalgroundreactionforce

2 結(jié)果

“后直1080接后直540”，第1次落地時間171 ms，沖擊時間為74 ms，緩沖(2次起跳)時間97 ms；第2次落地543 ms，其中沖擊時間127 ms，GRFv到達峰值后又降低到最小值時間為231 ms，緩沖時間為416 ms。以腳觸墊為初始時刻，以GRFv到達峰值衰減到最小值為終止時刻，對兩次落地時間(171 ms和231 ms)做歸一化處理(圖2)。

第1次落地，重心高度下降了0.03 m；重心速度先降低后反向增加，到2次起跳時垂直和水平速度分別為0.25 m/s和1.27 m/s。第2次落地，重心高度下降了0.31 m；垂直速度從1.74 m/s增加到1.84 m/s，然后降低為0，水平速度從1.49 m/s增加到1.53 m/s，然后降低。

圖3 第1次落地髖、膝關(guān)節(jié)角度隨時間變化

Figure3Angle-timehistoriesofhipandkneejointduringthefirstlanding

兩次落地，髖、膝關(guān)節(jié)矢狀面運動學(xué)角度隨時間變化曲線如圖3、4。

圖4 第2次落地髖、膝關(guān)節(jié)角度隨時間變化

Figure4Angle-timehistoriesofhipandkneejointduringthesecondlanding

圖5 兩次落地的身體姿態(tài)角隨時間變化

Figure5Bodypostureangle-timehistoriesduringtwolandings("FL"istheabbreviationofthefirstlanding,"SL"istheabbreviationofthesecondlanding)

兩次落地，垂直地面反作用力GRFv峰值和變化趨勢均存在差異(圖2)。第1次落地，GRFv峰值分別為7.37 BW和5.35 BW，水平前后方向GRF峰值分別為2.93 BW和2.63 BW，水平左右方向的GRF峰值分別為3.3 BW和0.77 BW；峰值負(fù)荷率為171.7 BW/s，峰值負(fù)荷率衰減為131 BW/s。第2次落地，GRFv峰值分別為4.13 BW和3.39 BW，水平前后方向GRF峰值0.87 BW和0.63 BW，水平左右方向的GRF峰值分別為1.96 BW和0.39 BW；峰值負(fù)荷率59.2 BW/s，峰值負(fù)荷率衰減15.9 BW/s。

兩次落地，下肢髖、膝、踝關(guān)節(jié)矢狀面力矩隨時間變化曲線，如圖6、7。

圖6 第1次落地髖、膝、踝關(guān)節(jié)矢狀面力矩

Figure6Torquesofhip,kneeandanklejointinthesagittalplaneduringthefirstlanding

圖7 第2次落地髖、膝、踝關(guān)節(jié)矢狀面力矩

Figure7Torquesofhip,kneeandanklejointinthesagittalplaneduringthesecondlanding

3 討論

3.1第1次落地沖擊階段

第1次落地，腳觸墊時相，身體姿態(tài)角為57.1°(圖5)，略高于文獻[8]，身體重心位于后方，軀干略微后傾，仍保持空中轉(zhuǎn)體動作，雙臂向上舉，膝關(guān)節(jié)略微屈曲，左膝角為171.9°，右膝角為176.5°(圖3)，充分縮短下肢肌肉，為落地緩沖創(chuàng)造肌肉收縮的工作條件。隨后，重心下移，但下降高度較小，身體姿態(tài)角隨之增加到90°，實現(xiàn)快速制動。

該階段，身體向前的慣性傾倒力矩和重力距相互作用，其大小和方向取決于落地時身體重心速度和身體姿態(tài)角。合理的身體姿態(tài)角，最大限度的激活下肢肌肉，從而對骨骼產(chǎn)生拉力，防止重心向前移動過快出現(xiàn)深蹲甚至跌倒；可防止由于落地墊的粘彈性傳遞給踝關(guān)節(jié)的反作用力致使身體重心晃動較大，出現(xiàn)落地錯誤。因此，身體姿態(tài)角過大或者過小都不利于制動。為提高落地穩(wěn)定性，建議運動員落地前身體完全伸展開，不論是橫軸空翻速度還是縱軸轉(zhuǎn)體速度都要盡量降到最低[9]。

兩側(cè)下肢的關(guān)節(jié)角度呈現(xiàn)較大差異，左髖、膝角度呈現(xiàn)增大趨勢，右髖、膝角度則持續(xù)減小(圖3)。由于腳觸墊后身體仍處于向左旋轉(zhuǎn)趨勢，右髖、膝使用較大的屈曲角度來減緩沖擊，而左髖、膝使用較大的角度實現(xiàn)剛性化的落地策略[3]，這也是體操運動員所獨特的落地方式。盡管運動員完成了1 080°的轉(zhuǎn)體動作，從裁判角度無扣分環(huán)節(jié)，但落地過程中的旋轉(zhuǎn)動作，勢必會影響下肢關(guān)節(jié)正常的屈曲。因此，建議運動員觸墊時完全完成轉(zhuǎn)體動作，保持身體處于自由下落狀態(tài)，這樣雙側(cè)下肢會表現(xiàn)出相同的運動學(xué)趨勢，也有利于2次起跳。

體操落地的目標(biāo)是通過吸收落地墊施加于身體的沖擊能量，讓身體處于平衡。該階段，落地墊施加于人體的巨大反作用力阻止重心快速向下移動，下肢髖、膝關(guān)節(jié)肌群為對抗沖擊力的主體。然而，盡管采用雙腳同時觸墊的方式落地，但兩側(cè)下肢關(guān)節(jié)肌肉沒有呈現(xiàn)出相似的關(guān)節(jié)力矩(圖6)。右側(cè)膝、髖關(guān)節(jié)屈肌力距起主要作用，對抗落地產(chǎn)生的沖擊力，左側(cè)髖、膝關(guān)節(jié)伸肌力距起次要作用，既要對抗沖擊力，又要繼續(xù)完成轉(zhuǎn)體動作，準(zhǔn)備2次起跳；右側(cè)關(guān)節(jié)先于左側(cè)到達峰值，這也符合男子體操運動員落地的策略，使用膝、髖關(guān)節(jié)力矩來減緩落地沖擊[10]。

此外，較高的沖擊力和關(guān)節(jié)力矩也誘發(fā)了較高的下肢關(guān)節(jié)損傷率。體操流行病學(xué)的調(diào)查表明，自由體操是損傷率最高的體操項目[11]，且70%的損傷發(fā)生于落地階段[12]。地面反作用力是評價下肢負(fù)荷及損傷風(fēng)險的主要力學(xué)指標(biāo)[13]。而自由操落地的沖擊力卻鮮有文獻報道[5-6]，部分文獻報道了起跳階段的沖擊力，如直體前空翻和直體后空翻起跳的GRF峰值分別為10.8 WB和13.4 BW[3]，直體前空翻轉(zhuǎn)體900°起跳的GRFv峰值10.8 BW[2]。因此，本研究計算的GRFv、下肢關(guān)節(jié)力矩有助于更好的分析沖擊產(chǎn)生的負(fù)荷。同時，串連接動作的落地，除了垂直方向有較大的沖擊力外(圖2)，水平前后、左右方向的作用力也較大，說明難度接近的動作，落地的沖擊力比起跳階段更大[2]。

3.2第2次落地緩沖階段(2次起跳)

該階段，一方面緩沖上個階段產(chǎn)生的沖擊力，另一方面積蓄能量，為下階段的起跳創(chuàng)造條件，因此是后直540動作的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。

在此過程中，身體重心從與落地墊垂直狀態(tài)向前移動，雙臂從向上舉逐漸向下移動，膝角增大，身體姿態(tài)角逐漸增加(圖5)，同時充分縮短下肢肌肉，創(chuàng)造蹬伸的工作條件，為2次起跳做好準(zhǔn)備。根據(jù)沖量和動量定理，在作用時間一定的情況下，支撐反作用力越大，獲得初始起跳速度越大。因此，雙腿快速向后向下伸展蹬地，同時快速向前上方用力提肩提高身體重心，雙臂向前向下擺動，充分利用落地墊的彈性，使得垂直和水平速度快速增加，將身體向前向上方彈射出去，完成第2次起跳。合適的身體姿態(tài)角和起跳速度，可以創(chuàng)造出正確的重心拋物線，讓身體獲得向上的垂直力，加大身體向前的翻轉(zhuǎn)力矩，提高身體向前的翻轉(zhuǎn)速度，獲得理想的騰空高度。本研究中，2次起跳的身體姿態(tài)角約為98.8°，這和其它研究中相似動作是極為類似的[14]。此外，起跳速度對后續(xù)落地成功率影響高達47%[15]，較大的起跳速度可以提高轉(zhuǎn)體角速度和角動量，從而增加騰空高度[16]，為后續(xù)空翻和轉(zhuǎn)體提供主要動力。本研究中，2次起跳的水平速度和垂直速度是第1次落地的峰值速度。

后續(xù)空翻動作的完成效果是由起跳時肌肉內(nèi)力和地面反作用力共同作用的結(jié)果。左側(cè)髖、膝關(guān)節(jié)的伸肌力矩共同作用下，完成2次起跳動作，由于落地墊的阻尼特性以及軟組織的影響，分別比GRFv延遲13 ms和30 ms到達峰值(圖6)。此外，由于后續(xù)動作是向右轉(zhuǎn)體，左側(cè)的肌肉力矩會略高于右側(cè)，本研究中，左側(cè)髖、膝關(guān)節(jié)肌肉力矩峰值高于右側(cè)，也說明了該運動員下肢肌群的發(fā)力特征。

3.3第2次落地階段

第2次落地也分為沖擊和緩沖兩個階段，從兩腳觸墊經(jīng)下肢關(guān)節(jié)彎曲緩沖到完全控制住重心完成站立，但沒有再次起跳，因此放在一起分析。

腳觸墊時，兩腳向后下方伸直，膝關(guān)節(jié)盡可能伸直，雙臂向上舉，身體重心位于前方，軀干彎曲角度較大，重心較低，制動時的身體姿態(tài)角，約為50.6°(圖5)。該姿態(tài)角低于文獻報道(63°～66°)[8]，較難制動，且容易造成身體向前跌倒，但該運動員使用了相對較大的膝關(guān)節(jié)屈曲角度，分別約為142.5°和145.8°(圖4)，控制住身體平衡。在沖擊階段，身體重心快速向下運動，身體姿態(tài)角、髖角和膝角均持續(xù)增大，人體通過伸展雙臂，過渡到水平十字狀態(tài)，維持平衡，經(jīng)過127 ms(圖2)，GRF到達峰值。由于落地墊的彈性，使得之后的身體重心改變方向向上運動，髖角降低，左膝角降低，但右膝角增加，同時向下向后擺動雙臂，增加身體姿態(tài)角，提高重心，防止跌倒。經(jīng)過213 ms，GRF到達最小值，身體也已經(jīng)停止下蹲，較長的緩沖時間，既有利于避免損傷，又容易站穩(wěn)。

第2次落地沖擊階段，髖、膝關(guān)節(jié)通過快速屈曲來抵抗沖擊力，阻止身體重心快速向下移動，髖、膝伸肌肌群起主要作用。同后直540單個動作的落地相比較，本研究中膝關(guān)節(jié)伸肌力矩呈現(xiàn)了相同的趨勢[6]。緩沖階段，髖、膝關(guān)節(jié)屈肌起主要作用，運動員通過擺臂，來抵抗身體的反向運動，維持平衡。相對于右下肢，左膝關(guān)節(jié)使用了較大的屈曲角度，左髖、膝關(guān)節(jié)肌群抵抗了大部分沖擊力(圖4和圖7)。

第2次落地運動學(xué)特征與第1次落地存在一定的差異，如身體姿態(tài)角較小，且重心高度下降較明顯(0.31 m)。這或許與運動員采取的落地策略有關(guān)。第1次落地，人體身體向后倒，采用緩沖較小的剛性落地方式，使用相對較大的身體姿態(tài)角，維持較高重心，防止落地后身體過多的反轉(zhuǎn)而喪失平衡，同時也有利于后續(xù)起跳；2次落地，身體向前傾，采用緩沖較大的彈性落地方式，使用相對較小的身體姿態(tài)角，降低重心高度，增加使身體立起的反轉(zhuǎn)角速度，從而有利于提高落地穩(wěn)定性。

此外，2次落地的沖擊力峰值遠(yuǎn)低于第1次落地，且緩沖時間較長。第1次落地的沖擊負(fù)荷率較高，更重要的是沖擊負(fù)荷率衰減也較大。由此可以推斷，對比單個動作，串連接動作具有更大的峰值負(fù)荷率衰減，施加于下肢關(guān)節(jié)、肌肉的負(fù)荷也必然更大。有文獻報道，增加緩沖時間，可以有效降低約4 BW沖擊力[17]，因此，落地時間對減緩沖擊負(fù)荷很重要。同時，體操運動員日常訓(xùn)練形成的繃腳尖動作以及落地墊的粘彈性使得踝關(guān)節(jié)成為落地沖擊的薄弱部位。落地過程中，足尖先觸墊，足弓的變形和緩沖，加上踝關(guān)節(jié)肌肉的預(yù)激活，一方面降低了足跟的沖擊負(fù)荷[18]，另一方面致使踝關(guān)節(jié)力矩峰值會延遲于GRFv峰值以及髖、膝關(guān)節(jié)力矩峰值出現(xiàn)[7]。而內(nèi)部骨骼肌肉系統(tǒng)受力和力矩被認(rèn)為是損傷的主要因素，評估和量化關(guān)節(jié)力矩有助于回避落地?fù)p傷風(fēng)險[19-20]。

4 結(jié)論與建議

運動員成功完成了串連接動作，評分上無扣分環(huán)節(jié)，但從運動學(xué)和動力學(xué)角度分析該動作仍存在需要改進之處。首先，第1次落地，在保持現(xiàn)有身體姿態(tài)角的前提下，建議腳觸墊時完成完整的空中轉(zhuǎn)體動作，讓兩側(cè)下肢同時抵抗沖擊力，共同準(zhǔn)備2次起跳，這也有助于平衡兩下肢的負(fù)荷，規(guī)避潛在損傷風(fēng)險。其次，第2次落地，腳觸墊時身體姿態(tài)角略小，建議增加落地時身體姿態(tài)角，同時運用現(xiàn)有較好的膝關(guān)節(jié)屈曲共同維持身體平衡，提高落地穩(wěn)定性。

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(編輯 李新)

ABiomechanicalAnalysisofBackSomersaultwith3Twistsand3/2TwiststoLandinginFloorExercise

XIAO Xiaofei1，HAO Weiya2

Both high difficulty and high quality movements, especially series of such movements are encouraged by the new gymnastics rules. This present paper collected by means of 3D video analysis kinematic data of back somersault with three twists and 3/2 twists in competitions, and then reproduced the actual movements through modelling simulation for an analysis of the key kinematic and kinetic features of landing. The results showed the athletes successfully completed the series of actions and landed steadily. An excellent body posture angle during the first landing contributed to a quick brake and take-off. Muscles of knee and hip joint were the played a major role in resisting the impact force. In addition, body rotation continued after landing. As a result, loading on the two lower limbs was significantly different, and this may pose a high injury risk. During the second landing, the body posture angle was smaller, but it was not conducive to landing stability. The athletes had excellent control ability and maintained balance with greater knee flexion and thus kept standing successfully.

floorexercise;backsomersaultwith3Twistsand3/2Twists;landing;kinematics;kinetics;modellingsimulation

G804.6DocumentcodeAArticleID1001-9154(2017)06-0109-06

G804.6

A

1001-9154(2017)06-0109-06

國家自然科學(xué)基金“體操運動員落地時踝關(guān)節(jié)損傷生物力學(xué)機制的實驗與計算機仿真研究”(11672080);山東省高等學(xué)?？萍加媱濏椖俊绑w操落地踝內(nèi)翻損傷生物力學(xué)機制研究”(J17KB079);濱州醫(yī)學(xué)院科技計劃項目“自由操落地沖擊動力學(xué)研究”(BY2016KYQD12)。

肖曉飛,博士,講師,研究方向:運動生物力學(xué)、人體運動的技術(shù)優(yōu)化與仿真，E-mail:xxf1013@126.com。

1. 濱州醫(yī)學(xué)院，山東 煙臺 264003；2. 國家體育總局體育科學(xué)研究所，北京 100061 1.Binzhou Medical University, Yantai Shandong 264003;2.China Institute of Sport Science, Beijing 100061

2017-03-29

2017-08-23