女运动袜袜口压力舒适性预测研究

摘要

经济的发展使人们对服装的舒适性提出了更高的要求。衡量服装舒适性的指标除了热湿舒适性和触感舒适性外，压力舒适性也逐渐成为评价服装舒适性的重要指标。随着生活观念的转变，走与跑已慢慢成为人们日常生活中最常见的一种健身方式。运动袜的选择直接影响到人体在运动过程中的舒适性，而袜口是袜子的主要组成部分，袜口压力过小，袜子容易脱落，压力过大又会使穿着者产生不适感，甚至在皮肤上形成勒痕，影响腿部血液循环，因此袜口压力值的预测和研究对袜类产品的开发与设计具有重要意义。目前对于袜口压力的研究主要集中在对袜口面料性能与压力的关系探讨以及固定姿势下压力的单独分析，少有学者对不同运动强度下袜口处的压力进行探讨。本文旨在结合人体生理指标、运动状态、袜口面料性能、人体腿围四方面对影响袜口处动态压力的主要因素进行分析，并建立袜口动态压力的预测模型，为袜口的设计与开发提供参考。
　　本课题利用三维人体扫描技术获取50位健康女大学生下肢的点云数据，并利用Geomagic软件对人体腿部截面点云数据进行处理，获取人体腿截面点的平均坐标值，以此为基础，在有限元软件中建立人体腿部截面模型，并进行腿部截面的受力模拟，分析其位移变化，从而确定了三个压力测试点。采用pliance多用途传感器系统、Delsys Trigno Mobile全无线GPS表面肌电测试仪测量三个测试点处的静态与动态压力以及运动过程中的生理指标，利用万能强力仪、织物厚度仪对袜口的结构性能进行测试。通过灰色关联法、多元线性回归法分析了各因素对袜口静态压力的影响，建立了静态压力预测模型。通过多因素方差分析、回归分析等方法具体分析了各影响因子对动态压力的影响。结果表明:在静止状态下各影响因子对压力的影响程度排序为:弹性回复率＞塑性变形率＞定伸长力＞袜口密度＞袜口围度＞袜口宽度＞袜口厚度，建立了袜口静止压力预测模型;运动速度、袜口密度、腿围与袜口压力成正相关，弹性回复率与压力成负相关;分别给出了A、B、C三点处袜口压力与运动速度之间的关系式;袜口密度在320kg·m-3-350kg·m-3区间内，袜口密度对袜口压力影响更加显著;较大的肌电指标RMS值分布在较小的压力区间内，建立了袜口压力、肌电值、运动速度三者之间的关系式;分别利用多元线性回归分析和BP神经网络法，建立了动态压力预测模型，BP网络预测误差保持在0.5％左右，误差低于多元线性回归模型。
　　课题的研究意义在于综合分析了影响袜口动态压力的各个因素，对不同运动强度下袜口的设计提供理论上的参考。服装企业在运动袜的设计与开发过程中，可结合人体生理指标开发新的功能运动袜。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 服装压国内外研究现状

1．2．1 服装压力评价方法的研究

1．2．2 服装压力影响因素的研究

1．2．3 服装压力对人体生理的影响

1．2．4 服装压的模拟预测研究

1．2．5 研究现状总结与不足

1．3 论文研究内容与意义

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究意义

1．4 研究方法及技术路线

1．4．1 研究方法

1．4．2 技术路线

1．4．3 主要创新点

第2章 腿部受力模拟分析

2．1 人体腿部数据的采集

2．2．1 点云数据的处理

2．2．2 腿部截面曲线以及坐标点的获取

2．3 腿部受压的有限元模拟

2．3．1 ANSYS简介

2．3．2 腿截面受力的变形模拟

2．4 小结

第3章 面料性能对袜口压力的影响分析

3．1 袜口面料性能测试

3．1．1 实验用袜子

3．1．1 袜口面料结构参数测试

3．1．2 袜口面料拉伸性能测试

3．2 袜口静止压力测试

3．2．1 压力测试实验设备

3．2．2 实验步骤

3．2．3 测试结果

3．3 面料性能与袜口压力的关系分析

3．3．1 灰色关联原理

3．3．2 灰色关联分析

3．3．3 静止压力预测模型的建立

3．4 小结

第4章 女运动短袜袜口动态压力与肌电分析

4．1 测试仪器

4．2 实验步骤

4．2．1 动态压力测试

4．2．2 肌电测试

4．3 结果与分析

4．3．1 不同运动方式下袜口压力对比分析

4．3．2 运动速度、腿围、袜子种类对袜口压力的影响

4．3．3 运动速度、袜口压力对表面肌电的影响

4．4 小结

第5章 袜口动态压力预测模型建立

5．1 动态压力多元线性回归模型

5．1．1 多元回归模型的建立

5．1．2 多元回归模型的检验

5．2 基于BP神经网络的袜口动态压力预测模型建立

5．2．1 人工神经网络基本理论

5．2．2 袜口压力预测模型的建立

5．3 两种模型的预测效果对比

5．4 小结

第6章 结论

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果

致谢