钻探作业中肌肉疲劳恢复时间的数学建模

《International Journal of Industrial Ergonomics》:Mathematical modeling of muscle fatigue recovery time for drilling operations

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月07日 来源:International Journal of Industrial Ergonomics 3.6

编辑推荐:

   •工具产生的手-臂振动可传递至手部,导致肌肉疲劳。•长期暴露于钻孔作业的工人手部肌肉可能出现显著衰弱。•频繁积累的肌肉疲劳是工作相关肌肉骨骼疾病(WMSDs)的早期症状。•工作设计应提供充足的休息时间,以便在钻孔过程中恢复肌肉疲劳。•本研究利用钻孔参数开发了一个预测肌肉疲劳恢

  
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    工具产生的手-臂振动可传递至手部,导致肌肉疲劳。
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    长期暴露于钻孔作业的工人手部肌肉可能出现显著衰弱。
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    频繁积累的肌肉疲劳是工作相关肌肉骨骼疾病(WMSDs)的早期症状。
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    工作设计应提供充足的休息时间,以便在钻孔过程中恢复肌肉疲劳。
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    本研究利用钻孔参数开发了一个预测肌肉疲劳恢复时间的模型。

章节摘要

研究背景

工作相关肌肉骨骼疾病(WMSDs)是由不同身体部位的异常姿势、重复性活动、过载和振动等因素引起的肌肉、神经、骨骼、关节、软骨、肌腱和韧带的疾病(Atlas 等,2007;Pusapati 等,2026)。多项研究表明,暴露于振动的工人患 WMSDs 的风险增加。此前的研究报告了暴露于振动的工人的健康问题流行情况,

实验设计

本研究采用随机完全区组设计(RCBD)。四个钻孔参数均在两个水平下进行测试,如表1所示。研究的钻孔参数包括钻孔持续时间(D)、进给力(F)、材料硬度(H)和钻头直径(B),共16种处理组合。每种处理组合重复三次,每次重复指定为一个区组。每位参与者仅被分配到一种处理组合中;因此,48名参与者

钻孔参数对肌肉疲劳恢复时间(MFRT)的影响

表2列出了每个钻孔参数的均值和标准差值,以及通过方差分析(ANOVA)比较每个参数两个水平所得的 p 值。检验采用显著性水平 P 值 0.05。从较低进给力到较高清进给力,以及从较短持续时间到较长持续时间,MFRT 的均值显著增加。持续时间和进给力对 MFRT 的影响大致相同,百分比增幅为 64.2%。尽管存在

讨论

所有钻孔参数的均值从低水平到高水平,MFRT 均有所增加,其中进给力与持续时间的增幅最为显著。增幅最小的参数为钻头直径。进给力对 MFRT 有显著影响,百分比增幅为 64.28%。这一结果与 Kim 和 Fernandez(1993)此前的一项研究一致,该研究报告称进给力显著影响肌肉活动,从而影响

工业应用与贡献

本研究开发的 MFRT 模型可供雇主、企业和政府机构使用,利用钻孔参数设计休息间隔,使工人能够从肌肉疲劳中得到充分恢复,从而防止疲劳积累和由手-臂振动引起的长期损伤。允许长时间连续工作而不安排定期休息将违背该模型避免疲劳积累和长期损伤的目标。允许长

优势、局限性与未来研究建议

本研究具有一定优势。首先,本研究调查了肌肉疲劳恢复时间,解决了手持钻孔作业后确定疲劳恢复的实际问题。其次,本研究评估了四个钻孔参数的组合效应和交互作用,而非独立考虑单一钻孔参数。最后,本研究既提供了一个基于交互作用的回归模型,又提供了一个简化模型,旨在便于未来

结论

本研究的目的是评估四个钻孔参数对钻孔工人 MFRT 的影响,并开发一个可用于预测恢复时间的模型。研究发现,进给力(p<0.0001)、持续时间(p<0.0001)和材料硬度(p=0.0052)对肌肉疲劳恢复时间有显著影响。在两个水平之间,进给力、持续时间和材料硬度的恢复时间分别增加了 64.28%、64.2% 和 22.78%。

CRediT 作者贡献声明

David Imuetinyan:撰写——初稿,可视化,验证,软件,方法论,调查,正式分析,数据管理,概念构思。Vamsi Pusapati:监督,资源,方法论,概念构思。Fereydoun Aghazadeh:撰写——审阅与编辑,可视化,监督,资源,项目管理,方法论,正式分析,概念构思。Laura Ikuma:撰写——审阅与编辑,可视化,监督,项目管理,方法论,

利益冲突声明

作者声明,他们不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
David Imuetinyan|Vamsi Pusapati|Fereydoun Aghazadeh|Laura Ikuma|Chao Wang
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