Biomechanics and performance of slip resistant soles for personal and work footwear

点击翻译按钮获取中文摘要

Falls are the leading causes of unintentional injuries in Canada, increase exponentially with age and are more prevalent in older women. Nearly one third of them are falls on the same level from slipping, tripping and stumbling or falls due to ice and snow. Canadian footwear manufacturers thus constantly strive to develop new slip resistant footwear, but existing Canadian and international standards for evaluating footwear slip resistance have been recently questioned. Many factors can influence sole slip resistance, including intrinsic parameters such as compound material properties and sole tread shape, width or depth, but the basic mechanical principles most likely driving sole slip resistance are still misunderstood. Extrinsic parameters may also affect footwear slipping, such as the presence of fluids or particles, ground characteristics, or gait patterns of the wearer, but there are few studies with sufficiently large slips that balance recovery and avoiding a fall is not always possible. The overall goal of this research project is to get a better understanding of what leads to footwear slipping, so as to contribute to the reduction of slip injuries, in three ways: a) by investigating how intrinsic sole design parameters affect the available coefficient of friction at the footwear-ground interface, both in the first milliseconds of a slip and during slipping; b) by measuring the effect of extrinsic slip parameters on the required coefficient of friction during human gait experimental studies, with sufficiently large slips that avoiding a fall is not always possible; and c) by relying on new insights acquired from a and b, we will suggest new ways to evaluate footwear slip resistance for certification purposes and new sole designs for Canadian women and men of all ages. Specifically, by the end of this research project, we want to improve the coefficient of friction of footwear by 10-20% on wet ceramic and dry ice. Moreover, we hope to eliminate slip resistance performance differences between women and men footwear models.#(cr)#(lf)Les chutes sont les principales causes de blessures non-intentionnelles au Canada, augmentent de façon exponentielle avec l'âge et sont plus fréquentes chez les femmes âgées. Près d'un tiers des chutes sont de même niveau dues à des glissades et des trébuchements ou dues à la glace ou à la neige. Les fabricants de chaussures s'efforcent donc de développer de nouvelles chaussures résistantes aux glissades, mais les normes existantes pour évaluer leur résistance aux glissades ont récemment été remises en question. Plusieurs facteurs peuvent influencer la résistance aux glissades, incluant les paramètres intrinsèques tels que les propriétés des matériaux et la forme, la largeur ou la profondeur de la semelle, mais les principes mécaniques de bases les plus susceptibles d'être à l'origine de la résistance aux glissades sont encore mal compris. Les paramètres extrinsèques peuvent aussi affecter le glissement, tels que la présence de fluides ou de particules, les caractéristiques du sol, ou la démarche du porteur, mais il existe peu d'études portant sur des glissades suffisamment importantes que rétablir l'équilibre et éviter une chute ne soient pas toujours possible. Le but de ce projet de recherche est de mieux comprendre ce qui conduit au glissement des chaussures, afin de contribuer à la réduction des blessures par glissade, de trois façons : a) en étudiant comment les paramètres intrinsèques de conception de semelles affectent le coefficient de friction disponible à l'interface chaussure-sol, à la fois dans les premières millisecondes et pendant le glissement; b) en mesurant l'effet des paramètres extrinsèques de la glissade sur le coefficient de friction requis lors d'études expérimentales de démarche humaine, avec des glissades suffisamment importantes qu'éviter une chute ne soit pas toujours possible; et c) en proposant, sur la base des nouvelles connaissances acquises en a et b, de nouv