一種選取服裝壓力測量點的新方法
2023-09-27 07:08:35
專利名稱：一種選取服裝壓力測量點的新方法
技術領域：
通過ABAQUS軟體模擬服裝對人體施加壓力後人體受壓形變程度的分布規律，以此為理論基礎選擇服裝壓力測量點的方法，屬於服裝人體工學領域。
背景技術：
近年來，服裝壓力舒適性已成為國內外的研究熱點之一，壓力測量是服裝壓力舒適性研究的前提和基礎。在研究中，由於受到服裝與人體接觸面積大小的影響，通常將接觸面上所有點的壓力值全部測量出來是不現實的。人穿著緊身服裝後，人體與服裝的接觸部位總有一些點受到的壓力較大，或者受壓後形變量大於其它部位，這些點的壓力值大小以及受壓後的形變規律對於該類服裝的壓力舒適性研究具有非常重要的參考價值，因此，具有代表性的壓力測量點的選取是非常必要的，人們可以根據所選擇的測量點壓力的變化規律來預測服裝的壓力舒適閾值。一般情況下，壓力測量點的選取通常依靠經驗估計和預實驗的手段，缺乏一定的科學嚴謹性，容易存在實驗誤差。準確的選擇服裝壓力測量點，對於壓力舒適閾值的確定以及壓力服裝的優化設計都具有十分重要的意義。人體是一個彈性體，緊身服裝面料大多屬於彈性織物，因此，人體與服裝的壓力接觸為兩個彈性體之間的接觸。人穿著緊身服裝後，人體和服裝均產生變形，人體受服裝壓迫會產生一定的位移，該位移的大小會對穿著舒適性產生很大的影響。然而，由於服裝對人體施壓後，人體截面產生的位移通常較小，依據目前的技術手段，很難對該位移進行儀器測量。有限元法是解決彈性力學問題最有效的一種方法。它能夠靈活處理和求解各種複雜邊界條件下的彈性力學問題，並較為準確地描述彈性體的變形程度，並可以在產品的改進及設計過程中起到極為關鍵的作用。基於此，我們發明了一種通過ABAQUS有限元軟體模擬服裝對人體施加壓力後人體受壓形變程度的分布規律，以此為理論基礎選擇服裝壓力測量點的方法。本發明以高領針織衫領口對頸部的壓力為例，首先通過非接觸式三維人體掃描儀獲取人體基礎數據，並截取領口處頸部截面圖，通過對截取的所有受試者頸部截面圖形進行曲線擬合，進而建立標準頸部截面模型。在此基礎上，通過ABAQUS分析著裝後頸部截面的受力形變情況，根據模型的位移雲圖中各部位的受壓變形規律最終確定頸部壓力測量點位置，克服了壓力測量點的主觀臆斷導致的試驗結果缺乏說服力。
發明內容
本發明的目的在於通過ABAQUS軟體分析著裝後頸部截面的受力變形情況，根據模型的位移雲圖中各部位的受壓形變規律最終確定頸部壓力測量點位置，以期為壓力舒適閾值的確定以及領口的優化設計提供理論參考。本發明的具體研究內容如下(1)領口處人體頸部截面形態的獲取首先選取身高及體重均符合實驗要求的健康女性大學生50人，年齡在18-25歲之間。通過TecMath非接觸式三維人體測量儀測量人體基本形態，再分別以頸部前、後特徵點 FNP、BNP為基準點，各向上量取領高6cm，(圖1)利用截面截取工具^anWorX沿頸部垂直走向環繞一圈截取領口處頸部截面形態。(圖2)用Matlab軟體對每位受試者的頸部截面進行曲線擬合，最終獲得領口處頸部標準截面模型。(2)實驗用服裝的選取及壓力測試根據市面上高領針織衫面料的使用情況以及工廠的生產經驗，實驗用服裝在衣身部分選用純棉面料，領子部分採用純棉及棉氨兩種面料，根據不同的領圍尺寸製作實驗用服裝14件。用AMI3037型氣囊式服裝壓力測試儀對著裝後領口處壓力進行預實驗，按照角度測量頸部截面上的12個點，記錄壓力數據並取壓力平均值，作為預實驗壓力數據。 (3)運用ABAQUS有限元軟體分析領口處位移分布規律在ABAQUS中建立領口處頸部截面有限元模型。(圖幻對模型外沿一周施加預實驗壓力載荷，定義邊界條件，可以得到領口處頸部截面上各點受壓後的位移分布雲圖。(圖 4)圖形中的外圍曲線代表原始頸部截面，內側曲線代表受壓後的頸部截面圖，圖中的不同顏色代表了不同的位移大小，藍色代表位移最小，紅色代表位移最大，從圖中可以很清楚的看出截面上各點的位移分布規律。(4)領口處頸部截面壓力測量點位置的選取通過ABAQUS有限元模擬，可以得到穿著實驗用高領針織衫以後，領口處頸部截面上各點相應的位移，從位移雲圖中可以看出，由於人體的頸部構造凹凸不均，當假設領口受到均等壓力時，頸部的前後、左右中點處因受壓導致形變的程度最大，因此確定頸中圍前中心點F、頸中圍後中心點B、頸中圍左側點L、頸中圍右側點R為壓力測量點。(圖6)
圖1是本發明中的領口處頸部截面位置2是本發明中的領口處頸部截面截取3是本發明中的領口處頸部截面4是本發明中的頸部截面有限元模型圖5是本發明中的頸部受壓後位移分布6是本發明中的頸部壓力測量點位置圖
具體實施例方式(1)使用TecMath非接觸式三維人體測量儀掃描人體，並截取領口處人體頸部截面。(截取位置為以頸部前、後特徵點FNP、BNP為基準點，向上量各取領高6cm，樣本數量 50人)(2)通過MATLAB軟體將截面圖形進行擬合處理得到領口處頸部標準截面曲線。(3)製作領口處分別為純棉及棉氨面料的不同領口圍的高領針織衫14款，並測量領口材料的勁度係數、彈性模量及泊松比。(4)用AMI3037型氣囊式服裝壓力測試儀對著裝領口處後壓力進行預實驗，按照角度測量頸部截面上的12個點，記錄壓力數據並取壓力平均值，作為預實驗壓力數據。(5)建立領口處頸部截面的有限元模型，運用ABAQUS對模型外沿一周施加預實驗
4壓力載荷，定義邊界條件，可以得到領口處頸部截面上各點受壓後的位移分布雲圖。
(6)從位移雲圖中可以看出，由於人體的頸部構造凹凸不均，當假設領口受到均等壓力時，頸部的前後、左右中點處因受壓導致形變的程度最大，因此確定頸中圍前中心點F、 頸中圍後中心點B、頸中圍左側點L、頸中圍右側點R為領口處壓力測量點。
權利要求
1.通過ABAQUS有限元軟體模擬緊身服裝對人體施加壓力後人體受壓形變程度的分布規律，以此為理論基礎選擇緊身服裝壓力測量點的方法，其特徵在於利用非接觸式三維人體掃描儀獲得人體基本數據，並截取人體待測部位截面曲線圖，通過對所有受試者的截面圖形進行曲線擬合，進而建立標準截面模型。在此基礎上，通過ABAQUS軟體分析著裝後人體截面的受力形變情況，根據模型的位移雲圖中各部位的形變規律最終確定緊身服裝壓力測量點位置，克服了壓力測量點的主觀臆斷導致的試驗結果缺乏說服力。
2.根據權利要求1所述利用非接觸式三維人體掃描儀獲得人體基本數據，其特徵在於選取身體健康、身高與體重均符合實驗要求的受試者50人，使用三維人體測量儀獲得人體基本數據，並截取人體待測部位截面曲線圖，運用MATLAB軟體分別對所有待測部位截面進行曲線擬合，最終獲得所有受試者待測部位標準截面模型。
3.根據權利要求1所述通過ABAQUS軟體分析著裝後人體待測部位截面的受力形變情況，其特徵在於根據之前得到的標準截面模型建立ABAQUS仿真模型，並按照壓力預實驗結果對截面上各點施加均等的壓力載荷，得到截面受壓後的位移分布雲圖。
4.根據權利要求1所述根據有限元模擬結果選取壓力測量點，其特徵在於從截面受壓後的位移雲圖中可以看出人體在穿著緊身服裝時待測部位的受力形變規律，從而最終確定待測截面壓力測量點位置，克服了壓力測量點的主觀臆斷導致的試驗結果缺乏說服力，也為緊身服裝的優化設計提供更加科學的理論參考。
全文摘要
通過ABAQUS軟體模擬緊身服裝對人體施加壓力後人體受壓形變程度的分布規律，以此為理論基礎選取服裝壓力測量點的方法，屬於服裝人體工學領域。在服裝壓力舒適性研究中，測量點的選取通常依靠經驗估計和預實驗的手段，缺乏一定的科學嚴謹性，容易存在實驗誤差。本發明以高領針織衫領口對頸部的壓力為例，首先通過非接觸式三維人體掃描儀獲取人體基礎數據，並截取領口處頸部截面圖，通過對截取的圖形進行曲線擬合，建立標準頸部截面模型。在此基礎上，運用ABAQUS有限元軟體分析著裝後頸部截面的受力形變情況，根據模型的位移雲圖中各部位形變規律最終確定頸部壓力測量點，克服了壓力測量點的主觀臆斷導致的試驗結果缺乏說服力。
文檔編號G06F17/50GK102184277SQ20111007785
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者王強, 範雪榮, 覃蕊 申請人:江南大學