基于人体工效学的高尔夫服装热湿舒适性研究

摘要

近年来随着人们生活水平的不断提高和人们对自身健康的密切关注,越来越多的人积极参与到运动健身的行列当中。其中高尔夫运动受到人们的广泛关注,作为人体力学所涉及的运动中最复杂的项目之一,这就要求人体在运动过程中穿着具有良好的运动机能和卫生舒适性的服装,以便最大限度地适合人体的需要。市场上高尔夫服装时装化的倾向越来越明显,但就其结构和功能等方面的要求还有待进一步的提高。
　　本文基于人体工效学对高尔夫夏季服装的热湿舒适性进行了研究。首先选取高尔夫运动时人体6种具有代表性的动作,分别为开始上杆、上杆顶点、发力下杆、坚决送杆、翻转手腕和标准收杆,并根据我国服装用人体测量的部位与方法的标准,结合高尔夫运动时人体关键部位尺寸变化的情况,选择人体38个部位的尺寸加以测量。利用德国Vitronic公司三维非接触式激光扫描测量系统对人体标准姿势以及进行这6种高尔夫动作时皮肤、骨骼和肌肉的变化情况加以测量,并利用ScanworX手动软件提取标准动作和高尔夫动作下人体各部位的特征数据,将测量所得的数据进行统计分析,得出人体6种不同高尔夫动作时38个部位的变化量,建立高尔夫运动时各部位特征变化的数据库。
　　其次对本论文选择的以新型运动材料为主的10种织物进行客观静态实验和液态水分动态传递实验(MMT)。实验面料均为市售的,常用于制作运动服装或夏季休闲服装的涤纶面料和再生纤维素纤维面料,以及具有吸湿排汗和抗菌除臭的新型CoolPass、CleanCool、CoolDry等面料。客观静态实验包括保温性、透气性、润湿性、吸湿性、透湿性、导湿性、散湿性、接触冷感和保水率等,测试了保暖率、传热系数、克罗值、透气率、滴液扩散时间等13个指标,比较了10种织物各项热湿传递指标之间的差异,并分析了引起差异的原因,对织物热湿舒适性能进行了综合评价,得出每一种织物热湿舒适性的具体特点和10种织物之间热湿舒适性的相对优劣顺序。液态水分动态传递测试仪(MMT)对10种织物的液态水分动态传递情况进行了测试,通过对液态水分在各织物中吸收、扩散和传递能力的各项指标测试结果进行分析,得出每一类织物的液态水分管理能力及特点,并对其产生的原因加以分析。同时利用定负荷伸长特性的测定方法对这10种面料的拉伸性能进行测试,从而得出10种织物经、纬向的拉伸性能和弹性回复性能的优劣排列情况。
　　综合客观静态实验的13项测试指标和液态水分动态传递实验的10种测试指标,利用系统聚类法、因子分析法、主成分分析法相结合的方法,将13个指标划分为6类,进而在全部的13种指标和6类分组中,提取克罗值、透气率、保水率、散湿速率、纬向30min芯吸高度、透湿量以及最大瞬间热流量等7种指标作为一组公共因子来综合测定织物静态物理实验,以更有效地表征织物的热湿舒适性能。同样,在全部的10种指标中,底层浸湿时间、底层液态水分扩散速度、累积单向传递能力以及整体液态水分管理能力等4种指标可以作为一组公共因子来综合测定织物动态水分传递实验,以更有效地表征织物的液态水分管理能力。在今后对织物静态物理实验测定和液态水分动态传递实验的过程中,为了避免过多的人力和资源的浪费,无需逐一对各自的13种指标和10种指标进行测试,只要测试这一组公共因子即可,不仅能够完整地反映织物热湿舒适性能,而且精简的实验过程可以确保实验数据的准确性。
　　接着根据人体本身在运动状态下各部位出汗和热量传递的差别对热湿舒适性的需求也不同的原理,以及高尔夫服装的宽松量与人体皮肤变形率和织物拉伸率之间的关系,选取10种面料中8种不同热湿传递性能的面料配对拼接在人体热湿分布5大不同的区域,以达到服装整体的热湿舒适性最优化。高尔夫服装上臂的温度和湿度比较高,宜采用热量和湿度传递能力均较强的6＃和7＃面料;腰线到臀围线之间的部位采用9＃面料来符合其非高温但需快速吸湿的特征;下臂采用热传递不是最佳但导湿性较好的1＃和3＃面料;前胸和后背中缝部位是运动中人体高湿度分布区域,后背肩胛骨部分的汗液易积聚而后凝聚在此,所以应该使用2＃面料来平衡其高温高湿;前领口下方和后背肩胛骨至后腰线部位温度很高,根据4＃和5＃面料低热阻、热传递较快的特点,设置在此高温而非高湿的部位,从而整体提高了高尔夫服装的热湿舒适性,降低了粘体的不舒适感。
　　最后利用主观实验对8种新设计的高尔夫夏季服装和1种常规的高尔夫T恤在静坐休息、舒展运动、跑步运动和静坐恢复四个阶段的手感风格评价、穿着感觉评价、热湿舒适性评价和整体舒适性评价进行打分。将各件实验服装在各阶段的柔软感、粗糙感、悬垂感、拉伸感、刺痒感、潮湿感、热感、闷感、粘体感和整体舒适性评价进行了分析,得出8种新型面料拼接成的服装在服用性能上具有较大的优势,从而可以验证基于人体工效学的基础上,运用高尔夫服装的宽松量与人体皮肤变形率和织物拉伸率之间的关系,根据人体表面5个热湿差别化分布区域,采用不同热湿传递性能的新型面料拼接设计来达到整体服装的着装舒适性的方法切实可行,对高尔夫服装以及运动服进行创新设计具有现实指导意义。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标和创新点

1.4 研究内容和方法

1.5 技术路线

1.6 本章小结

第二章 高尔夫服装用人体测量实验及数据分析

2.1 非接触式三维人体测量实验设计

2.2 高尔夫三维人体测量的实验过程

2.3 高尔夫服装用人体测量实验数据分析

2.4 本章小结

第三章 织物热湿舒适性能客观实验及数据分析

3.1 实验目的及方案设计

3.2 实验面料的准备

3.3 织物静态热湿舒适性能实验设计

3.4 织物静态物理实验指标综合评价

3.5 织物动态湿舒适性能实验设计

3.6 织物液态水分动态传递特征分析

3.7 织物热湿舒适性能综合评价

3.8 本章小结

第四章 提高高尔夫服装舒适性的优化设计

4.1 基于三维人体测量的高尔夫服装各部位宽松量设定

4.2 基于人体各部位热湿需求差别化的面料选配

4.3 高尔夫服装款式造型设计

4.4 主观评价实验验证

4.5 本章小结

第五章 论文结论与展望

5.1 论文的结论

5.2 论文的展望

参考文献

附录1论文研究思路

附 录 2 三维人体扫描仪自动获得的部位数据

附 录 3 高尔夫运动人体尺寸测量登记表

附 录 4 ScanWorX软件对人体各方向上尺寸提取示意图

附 录 5 织物静态物理性能和MMT指标测试结果

附 录 6 织物静态物理实验指标聚类分析和因子分析表

附 录 7 织物液态水分动态传递指标主成分分析表

附 录 8 主观实验被测者具体信息表

附 录 9 主观舒适性评价标尺

附 录 10 主观舒适性评价实验问卷

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢