Numerical Simulation of Dynamic Pressure and Displacement for the Top Part of Men's Socks Using the Finite Element Method

摘要

Numerical simulation of elastic human body deformation and dynamic pressure and displacement distribution are critical for pressure comfort and optimal design of apparel products. This paper demonstrates an analytical method for simulating dynamic pressure and displacement at the top part of men's socks using the finite element method (FEM). The dynamic pressure is divided into two parts: the first is pressure with time, and the second is pressure with walking. Pressure with time is set at six periods (maximum 12 h). After measuring pressure values in different periods of time and simulating pressure and displacement distribution using ANSYS software, the tendency of pressure and displacement changes with time at the top part of men's socks can be obtained. We divided the walking process into four phases to analyse the variation rule of pressure and displacement changes with movement in this research work. Meanwhile the lower leg cross section is divided into four equal regions according to the angle, and dynamic changes in the area shrinkage mass of each region can be calculated, respectively. All these solutions provide a theoretical reference for the optimal design of the top part of men's socks.%Numeryczna symulacja elastycznej deformacji ciała ludzkiego, dynamicznego ciśnienia i rozkładu przesunięć są krytycznymi czynnikami komfortu i optymalnych rozwiązań ciśnieniowych wyrobów odzieżowych. Przedstawiono analityczną metodę symulacji ciśnień dynamicznych i przesunięć w górnej części męskich skarpet stosując metodę elementów skończonych. Analizę ciśnień dynamicznych przeprowadzono rozpatrując dwa stadia: zmiany ciśnienia w czasie i zmiany przy ruchu związane z chodzeniem. Na podstawie pomiarów ciśnienia i odkształcenia w określonych przedziałach czasowych określono rozkład odkształceń stosując program ANSYS. Proces chodzenia podzielono na cztery fazy. Wszystkie przeprowadzone badania i rozwiązania dostarczyły informacji dla przedstawienia optymalnego sposobu projektowania męskich skarpet.