董家銘　謝運和　凡東華

摘 要：高跟鞋作為時尚界的寵兒，一直頗受女性消費者喜愛。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)代社會有 72%的成年女性穿高跟鞋，其中39%的女性每天穿著。穿著高跟鞋能夠修飾女性身體曲線，顯得更加優(yōu)雅和自信，然而高跟鞋對女性健康也有著明顯的損害。根據(jù)美國足外科協(xié)會的報告，73%的女性患有與高跟鞋有關(guān)的如扁平足、踝關(guān)節(jié)扭傷、腰背酸痛等疾病， 而足底壓力異常是導(dǎo)致疾病的主要原因。因此，一雙兼顧了美感和舒適性的高跟鞋必定會贏得消費者的青睞。

研究高跟鞋結(jié)構(gòu)對舒適性和美感的影響，本問基于高跟鞋的跟高，防水臺的高度和跟型來分析高跟鞋結(jié)構(gòu)對人體舒適性和美感的影響。對穿著高跟鞋的腳進行受力分析，利用力矩平衡，建立方程組。將人體舒適性用跟高和防水臺高度造成的前后掌足底壓力變化來表示，同時將美感量化為絕對跟高使人體比例接近黃金比例來體現(xiàn)身材美感，最后考慮跟型的不同而造成的腰窩弧度不同來體現(xiàn)舒適度。由此得出高跟鞋的跟高，防水臺高度和跟型對穿著高跟鞋的舒適性和美感造成了影響。

舒適性是一種個性化的體驗，而鞋類舒適性是人們在穿著過程中對鞋的心理和生理感受的綜合評價，是指鞋符合人足形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能要求的程度，主要包括合腳性，功能性，鞋內(nèi)環(huán)境等。合腳性包括：鞋的結(jié)構(gòu)尺寸，鞋與足匹配，鞋對足的壓力等；功能性包括：穩(wěn)定性，減震性等；鞋內(nèi)環(huán)境包括：吸濕透氣性，衛(wèi)生性等。通過大量的文獻閱讀與研究，發(fā)現(xiàn)影響高跟鞋舒適性的最主要因素為跟高，跟型，防水臺厚度等。

高跟鞋的舒適性主要包括內(nèi)里和鞋底兩部分，而這兩者中，鞋底的結(jié)構(gòu)是否合理對鞋的舒適性顯得尤為重要。內(nèi)里主要分為皮質(zhì)，PU，絨布料三種，通過對參考文獻中三種材質(zhì)的摩擦系數(shù)進行對比，較好的摩擦系數(shù)可以產(chǎn)生一個比較大的摩擦力，減輕前足部位的壓力，而如果摩擦系數(shù)較小，就會很難使斜坡面上的中足平衡，這會增加前足的負擔(dān)，甚至可能產(chǎn)生大拇指頂腳的問題，較大的摩擦系數(shù)會減小腳的觸覺舒適性。由此可以得出：內(nèi)里材質(zhì)對舒適性的影響是皮>PU>絨。

對參考文獻的研究中，推斷鞋跟高度及粗細對足底壓力分布具有主要影響。跟的粗細則影響著后中壓力的分散與集中，受力面積越小，壓力越大。穿粗跟鞋的時候，腳部跟骨位置很平穩(wěn)，腳掌的壓力也由后跟分擔(dān)了一部分，而穿細跟鞋的時候，后跟穩(wěn)定性沒有粗跟的好，從心理角度來說，不會把后跟所有的重力放在上面，相對來說還是穿粗跟鞋要舒適一些。

人在靜止站立時，腳部跟骨首先受來自人體的重力，然后由跟骨延三個方向形成應(yīng)力傳遞，向后傳遞至跟骨節(jié)點，向內(nèi)前方延至第一趾骨頭，向外前方延外縱弓至第五跖骨頭。而當(dāng)人行走時，腳后跟先著地，然后將身體重心自然移到腳趾，然后以拇指為主的各趾蹬著地面向前運動，同時另一只腳后跟開始著地，如此進行周期性的交替運動。因此發(fā)現(xiàn)動態(tài)靜態(tài)情況下不同跟型人腳所受壓力不同。從大量文獻的研究中發(fā)現(xiàn)行走時雙腳受到的壓強約為站立時的5.6倍，因此本文就動態(tài)和靜態(tài)情況下對坡跟，直跟，錐跟等跟型進行綜合分析，推斷動靜態(tài)下不同跟型的舒適性，結(jié)果表明靜態(tài)下的舒適性是坡跟>直跟>錐跟，動態(tài)情況下直跟>錐跟>坡跟。

而防水臺的增加可以相對的減少跟高，同樣的后跟高的情況下，它減少了前后坡的差異，減小了鞋的絕對高度，從而減緩地面對足底的沖擊力，減小運動中的壓力，從而減緩疲勞感使得穿著者可以走的更遠。

在對跟高和防水臺厚度的影響進行考慮時，本文采用對穿著高跟鞋狀態(tài)下的足部進行受力分析。

在各個跟高下，足底壓力主要由前中和后中這兩個部位承擔(dān)，是影響整個足底壓力舒適性的關(guān)鍵區(qū)域；后中壓力隨跟高減小，前中壓力隨跟高增大；跟高對足底四點中的前中壓力影響最大，前中壓力受跟高影響波動最大。隨著跟高增大，前中壓強增大，跟高大于7cm時，前中壓強大于后中壓強，此時壓力在前足過于集中，造成壓力不舒適。因此較高跟的高跟鞋，要著力解決前足壓力過大的問題。

考察大量醫(yī)學(xué)文獻，發(fā)現(xiàn)正常足底是三點負重，在跟骨、第一跖骨頭和第五跖骨頭三點組成的負重面上。由圖可知，跟骨處為后中足壓力的集中點，而第一跖骨頭和第五跖骨頭區(qū)域為前中足壓力的集中點。足跟受力點位于腳長的8%處，第一跖骨頭位于腳長的66.5%處，第五跖骨頭位于腳長的63.5%處。

為了簡化為前中壓力和后中壓力的比值，本文將前中壓力集中點定為第一跖骨頭和第五跖骨頭的中間點位于腳長的65%處。

依此建立受力分析模型：

通過力矩平衡的方程，在已知高跟鞋跟高和鞋長的情況下，我們能得出前腳掌與跟骨的壓力比值，是否滿足35%～50%的舒適范圍。同時通過已知舒適范圍和跟高的情況下，我們能得出滿足舒適范圍的sinθ。進一步，也能得出滿足舒適的腳長范圍。

我們可以通過舒適的腳長范圍，得出對穿此跟高的鞋能感到舒適的女性身高范圍。而我們可以再通過已知高跟鞋的鞋碼，算出能穿上該高跟鞋的女性身高范圍。

最后我們就能得到能穿上該高跟鞋的女性能感到舒適的概率，借此可以將模型二用于第一問計算舒適性分數(shù)。

而防水臺由于減小了高跟鞋的絕對高度，所以必然會改善高跟鞋的舒適性。通過研究大量資料文獻，發(fā)現(xiàn)防水臺的改善作用比主觀感覺中的要明顯得多。一方面能夠增加鞋的穩(wěn)定性，減少足部神經(jīng)、肌肉疲勞，還具有明顯的減震作用；此外防水臺中底材料，易于造型，能夠得到比較貼合足部的弧線造型，分散足底壓力。

參考文獻：

[1]唐方.高跟鞋足底壓力舒適性研究[D].江南大學(xué)，2011.

[2]李媛.高跟鞋鞋底改良對行走的力學(xué)影響研究[D].寧波大學(xué)，2010.

[3]張英.改善足底壓力舒適性的高跟鞋中底墊研究[D].陜西科技大學(xué)，2013.