（服装设计与工程专业论文）基于测试系统开发的针织内衣压力舒适性的研究.pdf

a b s t r a c t b e c a u s eo fk n i t t i n gf a b r i c sg o o de l a s t i c i t y , i ti sw i d e l y u s e di nk n i t t i n gu n d e r w e a r , p a r t i c u l a r l yi nk n i t t i n gs h a p e w e a r c l o t h i n gp r e s s u r ec o m f o r t a sa l li m p o r t a n ti n d i c a t o r t oe v a l u a t i o nk n i t t i n gs h a p e w e a rc o m f o r tp l a y sa i li m p o r t a n tp a r t i l lt h eb o d y s p h y s i c a la n dm e n t a lh e a l t h 。a sar e s u l t ，ac l o t h i n gp r e s s u r et e s t i n gs y s t e m w i t hp e r t o e t f u n c t i o n i n ga n ds t a b l ep e r f o r m a n c e h a sa ni m p o r t a n tt h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a l s i g n i f i c a n c ef o rc l o t h i n g p r e s s u r ec o m f o r to b j e c t i v em e a s u r e m e n t a c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n to fc l o t h i n gp r e s s u r ec o m f o r tt h i sp a p e rd e v e l o p e da s e to fk n i t t i n gc l o t h i n gp r e s s u r et e s t i n gs y s t e mf o rc l o t h i n gp r e s s u r eo b j e c t i v e m e a s u r e m e n t t h es y s t e mi n c l u d e sh a r d w a r ea n ds o f t w a r ed e v e l o p m e n t c l o t h i n g p r e s s u r et e s t i n gs y s t e mh a r d w a r ec o n s i s t s o ff l e x i f o r c ep r e s s u r es e n s o r s ，s i g n a l c o n d i t i o n i n ga n dd a t aa c q u i s i t i o ne q u i p m e n t t h es i g n a lc o n d i t i o n i n gd e v i c e sh a s a c h i e v e dc i r c u i tz e r oa d j u s t i n ga n do u t p u td a t a sa m p l i f i c a t i o nm u l t i p l ea d j u s t i n ga n d f i l t e r i n gf u n c t i o n sw h i c hp r o v i d e sa c c u r a t ea n ds t a b l eo u t p u ts i g n a lf o rt h ec l o t h i n g p r e s s u r eo b j e c t i v em e a s u r e m e n t t h i ss u b j e c tu s e dm i c r o s o f tv i s u a lc + + 6 0t o d e v e l o ps o f t w a r et h r o u g hm o d u l ed e s i g nt oa c h i e v ec l o t h i n gp r e s s u r et e s t i n gs y s t e m o fc o l l e c t i n g ，r e c o r d i n g ，d i s p l a y i n g ，a n dm a n yo t h e rf e a t u r e s i tp r o v i d e sa c o n v e n i e n t e 伍c i e n ta n df u n c t i o ni m p r o v e dm a n - m a c h i n ei n t e r f a c e f o rm ec l o t h i n gp r e s s u r e o b j e c t i v em e a s u r e m e n t t h i sp a p e ru s i n gt h ec l o t h i n gp r e s s u r et e s t i n gs y s t e mt oe x p e r i m e n tw i t hc l o t t u n g p r e s s u r eo b j e c t i v em e a s u r e m e n t o nw a i s ts h a p e w e a ra n dc o r s e t sv e s t t h r o u g h d e s i g n i n gs t a t i ca n dd y n a m i cc l o t h i n gt r y - o ne x p e r i m e n t , w em a k ec l o t h i n gp r e s s u r e d i s t r i b u t i o na n a l y s i si nd i f f e r e n tt y p e so ft h e s et w ok n i t t i n gu n d e r w e a r i n t h ed y n a m i c m e a s u r e m e n tp r o c e s s ，w es t u d i e dt h eh u m a nb o d y sc l o t h i n gp r e s s u r ec h a n g e sm v a r i o u ss p o t ss t a t eo fe a c hp a r t a n dm a d eas u m m i n gu p o fc o m i n go u ta n d i n f l u e l l c i n gf a c t o r so fc l o t h i n gp r e s s u r e f i n a l l y , t h i sp a p e rs t u d i e dh u m a nb o d y s p h y s i o l o g i c a lc h a n g e sf o ral o n gt i m ew e a r i n gt h r o u g hh u m a n d a y - t o 。d a yw e a n n g e x p e r i m e n t s c o m b i n e dw i t hh u m a ns u b j e c t i v e e v a l u a t i o na n do b j e c t i v et e s t i n g r e s u l t so fc l o t h i n gp r e s s u r e ，w ea n a l y z e dc l o t h i n g p r e s s u r es e n s i t i v i t y e x t e n ti l l d i f f e r e n tp a r t so fb o d y t r o u g hc l o t h i n gp r e s s u r et e s t i n gs y s t e md e v e l o p m e n t a n dc l o t h i n gp r e s s u r ec o m f o r t e x p e r i m e n t a ls t u d y , w ee x p l o r eam o r es c i e n t i f i cm e t h o do fc l o t h i n gp r e s s u r e ，a n d p r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h e f u t u r ec l o t h i n gp r e s s u r ec o m f o r t a b l et h e o r e t i c a l s y s t e mf o u n d a t i o n k e y w o r d ：k n i t t i n gu n d e r w e a r ，c l o t h i n gp r e s s u r ec o m f o r t ，t e s t i n gs y s t e m ，s u b j e c t i v e e v a l u a t i o n ，o b j e c t i v et e s t i n g 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除 了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得丞洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：记殓论 签字日期：研年，月牙e l 学位论文版权使用授权书 本学何论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学何论文的规定。特授权丞 望王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部f j 或机构送交论文 的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 一p- l 学位论文作者签名：时硷论 导师签名：争雾 i 签字日期：州年1 月扩日签字日期：伽，年1 月，日 学位论文的主要创新点 一、本课题根据服装压力测试的要求，自主研发了针织服装压力测试 系统。服装压力测试系统硬件开发过程中，制作了高性能的信号调理 器，具备电路调零、输出信号放大倍数调节以及滤波功能，可为客观 测试输出稳定、准确的服装压力信号。 二、服装压力测试系统软件方面，通过功能模块的设计，实现了多通 道的服装压力信号采集、记录、显示、回放等功能，弥补了现有的服 装压力测试系统测试精度低、动态测试时无法做到很好的跟踪性等问 题，使系统软件的整体功能更完善，更具有实用性。 二、服装压力舒适性测试试验中，针对女士针织塑身内衣进行研究， 以往没有专门针对此类服装压力舒适性的研究。课题研究了静态以及 动态不同运动状态下的服装压力分布，并结合长时间的人体试穿实 验，将主观评价与客观测量结果相结合，分不同部位研究了人体穿着 塑身内衣时的压力敏感程度和人体生理的变化情况，为今后服装压力 舒适性的研究以及服装压力标准的制定提供了一定的依据。 第一章绪论 1 1 前言 第一章绪论 现代消费者对于服装的兴趣，不再止于遮体保暖、或者是对流行的款式的 追逐，而是更关注于人体的舒适性，以及服装对人体健康的影响。从2 0 世纪 9 0 年代以来，服装市场的竞争愈来愈激烈，服装企业为了成功占领市场，他们 生产的产品的最基本的准则应该是恰如其分地满足或超越消费者的需求及期望 n 1 。因此当前，“以人为本、“人性化设计 正成为服装行业关心的热点。服装 界正在为实现人、服装、环境之间，服装“形式美与“功能性”之间的和谐 统一而努力，使服装性能指标与人体生理健康要求相适应，使服装的工艺和生 产与穿着效能达到最佳匹配状态。 随着我国经济发展和人民生活水平的提高，女性的内衣着装心理发生了改 变，即从内衣最基本的着装要求，逐步发展为对女性形体的塑造要求。现代的 塑身衣( 或称为瘦身衣、紧身衣) ，塑身的概念与以往的的腹带、腰带、胸衣的 不同之处在于它加入了一些新概念：不是局部的调整，而是通过将身体的各部 位，如腋下的副乳、腹、腰、背等部位多余的脂肪转移，收拢到正确合适的位 置，使身体凹凸有致，从而达到瘦身美体的功效乜1 。塑身内衣能调整女性体型 和体态，使女性保持优美的身材曲线，在一定程度上摆脱因为肥胖而造成的困 扰，逐渐受到女性的青睐。但是现在市场上的塑身内衣质量良莠不齐，服装产 生的压力也无相关规范来约束，无法保证服装的功能性和消费者的健康。过大 的服装压力会使人体产生不适感，甚至对人体生理活动产生一定的负面影响， 如内脏变位，抑制肠胃的消化，影响呼吸系统的正常进行，血液循环受阻等。 有研究发现，穿着硬质的紧身内衣能产生严重的心血管反应，着装压力对皮肤 血流量、腿外围皮肤温度及心率是有影响的。另外有学者研究束裤压力和心脏 输出量的关系，发现在腹股沟处，随着压力的增加，心脏输出量成线性减小吲。 可见塑身内衣对人体产生的压力必须有一定的标准来规范，研究人体各部位所 能承受的压力极限值以及探究使人体感觉舒适的压力值范围，成为当务之急， 否则，穿着塑身内衣不仅丧失了其功能性及舒适性，还会对人体健康造成潜在 的危害。 服装压力舒适性是一个复杂而模糊的概念和评价性术语，是着装者在特定 的环境下对穿着服装的生理感觉的判断，它涉及物理作用、生理感应并受人心 理感受的影响。压力舒适性研究还处于起步阶段，存在着很多亟待解决的问题， 天津工业人学硕士学位论文 如压力舒适性的基本表达，尤其是定量化的准确表达至今仍没有准确定义；对 应压力舒适性的基本可行且客观的表征方法与指标没有确定；在测量仪器及其 精度和动态响应上也需要做出实质性的改进。这些都是服装压力舒适性课题成 为一门系统理论学科所面临的问题。 内衣产业是中国服装业最具有潜力的产业之一，中国的内衣市场，年销售 额在1 0 0 0 亿以上，且每年以近2 0 的速度在增长，在整体的市场中，女式内衣 占到了6 0 ，成为整个内衣行业的重中之重。中国未来内衣市场巨大销售空间 以及中外内衣生产企业的合作与竞争，无疑将给中国内衣市场的繁荣与进步注 入更强的推动力。而塑身内衣作为内衣产品中的重要的种类，其舒适性、功能 性以及对人体生理、心理产生的各方面的作用，日益受到消费者与生产厂家的 共同关注，因此如何不断完善服装压力测试系统，用科学的方法研究人体感觉 舒适的服装压力范围，已成为影响服装压力舒适性理论体系建立、内衣服装设 计未来发展以及提高内衣企业产品竞争力的关键。 1 2 服装压力舒适性的研究进展 1 2 1 国外服装压力舒适性的研究 服装压力舒适性的研究最早始于国外，已历时近五十年，从上个世纪开始 w m 瞄r k 等人成为最早关注弹性面料的学者。 1 9 6 6 年，w m k i r k 就提出了一种测量人体皮肤在运动时延伸率的方法，用 含有l y c r a 面料制作的长裤进行人体试验，分析了弹性拉伸与人体舒适感之间 的关系，并运用欧拉公式计算服装压力，研究发现，着装者偏爱伸长率在2 5 - 4 5 范围内的服装。并以此为依据给出了人体穿着弹性装时对服装弹性的要求哺1 。 1 9 6 8 年，s a l i mm i b r a h i m 探讨了具有双向拉伸性能的织物制成的保形性服 装的机械性能，第一次采用压力传感器来测量服装压力。 1 9 7 0 年，d e n t o n ，m j 等学者给出人体着装的理想服装压范围：女子冬季 服装压的理想值为1 0 k p a 左右，春季为1 3 k p a 左右，夏季为1 4 k p a 左右；男子 服装压的理想值较女子平均高出2 0 左右；从服装卫生学的角度考虑，服装压 的舒适性范围为1 9 6 3 9 2 k p a 左右，与人体毛细血管的血压值相接近哺1 。 1 9 8 5 年，s a l i mm i b r a h i m 最早引入了服装压的概念一1 。 1 9 8 8 年，n a o m im 等人研究经常处于3 5 环境下，着泳装女性的服装压对 其局部出汗率、呼吸频数、心率和着装感觉等几个参数的影响。研究表明服装 压越强，被测试人体感受到的压力越大，不舒服的感觉越强u 0 1 。 1 9 9 1 年，h a r u k om a k a b e 等研究了紧身束腰的服装舒适性和服装压的关系 1 i 】 第一章绪论 1 9 9 3 年，h a r u k om a k a b e 测量了被紧身胸衣和束腰带覆盖的腰部区域的服 装压力，并就服装压力进行了感受试验，结果表明，腰部压力受到被覆盖面积 大小、呼吸和服装随人体运动能力的影响n 副。 1 9 9 5 年，日本学者n o f i k oi t o 等人探讨了织物的物理性能和紧身短裤的穿 着舒适性之间的关系n 引。 k a z u y as a s a k i 等以人们的穿着感觉为依据来预测动态的服装压力口4 1 。 1 9 9 7 年，h a r u m im o r o o k a 探讨了织物各方面性能服装压力舒适性之间的关 系m 1 。 1 9 9 8 年，t o y o n o f in i s h i m a t s u 等利用了具有弹性的光纤制成的压力测试仪 测试评定了男袜的压力舒适性，用相关分析法分析了舒适性的主观评价和试验 测量所得服装压力值的关系n 6 i 。 2 0 0 0 年，h i d e om 等人通过圆筒状模拟测试和人体穿着测试的方法，对日 本市场上的z o k k i 、k o h h e n 、s h e e r 、w o o l y 等多类女性连袜裤织物进行研究。 通过衡量束缚能量、束缚弹性、织物厚度，综合比较连袜裤的服装压n 。 2 0 0 1 年，h a r u m i m 、m i y u k i n 等学者研究了紧身弹性织物对人体的压迫 舒适性，通过对若干女性在静止站立条件下进行的心跳速度、血压、表皮血流 速度以及应急反应的测试，揭示了不当的服装压力会对人体存在着不良的影响 d s o 2 0 0 2 年，s i uw ow a n g 对服装压迫舒适性进行更了为细致的研究，她采用 神经网络与模糊逻辑的方法对服装接触舒适性作了全面系统的研究n 引。 2 0 0 3 年，d i a s 等人在医用纺织品上设计针织物的界面压力模型，为医用弹 性袜的设计奠定了基础瞳引。 a m u k h o p a d h y a y 等将含有氨纶的棉针织物和纯棉针织物弹性性能进行了比 较，研究了氨纶纤维对含有氨纶的棉针织物弹性回复性能的影响。研究表明， 含有氨纶的棉针织物的弹性、急弹性回复和延伸性都有了较大的提高，但是缓 弹性回复和塑性变形都不如纯棉针织物幢。 2 0 0 4 年，w i n n i ey u 等使用弹性材料模拟人体软组织，硅胶模拟人体的皮 肤，用增强玻璃纤维塑料模拟人体的骨骼，制成柔软的人体模型，用9 个不同 型号的束身紧身衣分别在模型和人体上进行试验，得出的两组数据的压力值进 行比较瞳引。 1 2 2 国内服装压力舒适性的研究 国内对服装压力的研究起步较晚，但是国内各大高校和研究机构近十年认 识到服装压力是评价服装舒适性的一项重要指标，许多研究人员开始对服装压 力舒适性进行研究。 天津工业大学硕士学位论文 1 9 9 6 年，沈大齐等提出了医用弹力袜对下肢静脉曲张的预防和治疗机理， 研究了地组织线圈长度、腿模周长和袜筒压力的关系，得出了袜筒压力的参考 设计值矧。 1 9 9 7 年，范恒华等人采用人体实测的方法，研究不同抗荷服( a g s ) 、不同 充气压力对人体心血管的影响，得出静脉血流在人体表压力达到6 , - , 8 k p a 时即被 阻断的结论，可见过大的服装压对人体有害无益口钔。 1 9 9 8 年，彭远开等人研究了宇航员穿着全压服充压条件下能量代谢的过程。 研究结果表明，穿全压服充压2 8 k p a 和不充压条件下，人体能量代谢率随着人 体做功量的增加而显著增加。与不充压条件相比，充压2 8 k p a 条件下人体能量 代谢率，安静时无显著性变化，做功功率为0 9 w 时也无明显变化，但功率上 升到8 5 w 时则显著增加。所以，全压服充压2 8 k p a 对安静状态下的人体能量 代谢率无显著性影响，对做功状态下人体能量代谢率有影响旧5 1 。 1 9 9 9 年，由芳通过设计一组服装穿着实验，在进行主观评价服装穿着感和 舒适感的同时，测量了每位服装穿着者一定部位的穿着压力、服装材料的拉伸 率和服装的宽裕量，根据所得实验数据进行统计分析，对服装穿着者的各种穿 着感觉和舒适感作了探讨和分析，同时根据服装的适体程度和面料的弹性性能 指标给出了服装穿着主观压迫感的预测关系啪1 。 2 0 0 0 年，由芳等人具体研究了紧身服的宽裕量及弹性模量与服装压的关系， 采用人体穿着测试法，对测试的数据进行回归分析，建立服装宽裕量和弹性模 量与服装压的回归方程，得出服装压的产生受织物弹性模量、变形量的影响， 以及与人体各部位的曲率有关的结论乜7 1 。 张文斌等人采用人体测试的方法，通过对人体穿着不同厚度、密度、宽松 量、湿度的裤装进行静态、动态对比试验。经过线性回归分析，得出裤装穿着 拘束感的相关因子有服装压、宽松量、材料厚度、裤装干湿状态，并得出服装 压与人体局部的曲率半径成反比汹1 。 2 0 0 1 年，罗笑南等提出了一个数学模型，该模型以弹性力学的薄膜大变形 理论为基础，通过求解变形后内衣上一系列点的应力，再根据弹性力学的最小 位能原理，采用拉格朗日乘数法，计算出弹性内衣对人体的压力汹1 。 2 0 0 2 年，覃小红分析一种延伸性高达4 5 0 - - - 7 0 0 的莱卡纤维的弹性机理及 优良特性，指出含莱卡织物赋予内衣更加柔和贴身的性能，以及良好的悬垂性 和飘逸感，莱卡可以改善面料的弹性，从而改善服装压啪1 。 陈东升等人采用5 段评价与灰色关联分析法，讨论男子西服实测服装压口。 2 0 0 3 年，李显波等将不同氨纶送丝量的氨纶添纱织物裁制成筒状，按一定 拉伸比套在内嵌触力传感器的圆筒上，测量织物对圆筒的压力，以测试氨纶弹 第一章绪论 性针织服装的压力口羽。 2 0 0 4 年，陈东生等从人体工程学的角度出发，为了追求穿着舒适的男子西 装，获得具有良好着装感的男子西装设计的基础数据，通过被测者着装实验的 主观评价、静态着装以及动态着装下的服装压测试，将主观评价的着装感与实 测的服装压进行关联，并对其关系进行了分析b 引。 2 0 0 5 年，周晴等利用心理量表对不同号型、不同款式和不同弹性的运动内 衣在不同状态下的服装压做出了主观压力感评价，并对所得值进行方差分析， 讨论各部位的压力分布状况及理想的服装类型m 1 。 李克兢等人通过对针织服装的分析，得出针织服装的力学舒适性主要由压 力舒适和感觉舒适两个方面体现口引； f a n 等借助于标准的人体模型来预测紧身束腰的服装压力，从而推测人体不 同部位的服装压力m 1 。 w a n g 报道了当穿着紧身服装时，弹性人体的变形和服装压力分布模拟，对 功能服装产品的设计起了的指导作用洲。 2 0 0 6 年，钟安华等采用液体压力法测定服装的压力，研究了针织弹性女内 衣腰部、胸部、背部的服装宽裕量与服装压力的曲线关系，为不同人群选择其 相适应的服装提供了参考啪1 。 许军等提出了一种新型的测量方法，基于l a b v i e w 虚拟仪器技术原理，由 压力传感器来测量服装与人体之间的压力。 陈红娟等人介绍了一种基于虚拟仪器技术的服装压测试系统，提供一种客 观测试服装压的方法h 0 l 。 罗笑南在标准人体上，利用内衣裤的弹性变形和压力的改变，得到的计算 机模型，它可以很好的解决3 d 服装c a d 设计系统上的压力分布h 。 1 2 3 服装压力舒适性研究的发展趋势 综观以上国内外的研究，经过几十年的探索，服装压力舒适性在测量方法、 评价手段上都取得了阶段性的成果，为今后的相关研究提供了宝贵的经验，为 服装压力理论体系的建立奠定了良好的基础。但是现有的研究对服装压力舒适 性的研究还没有形成相应的测试标准和较为完整的评价体系，今后的研究工作 将更多地结合人体生理、心理和纺织品物理性能这三方面的内容，全面考虑服 装的功能性。 在服装压力测量仪器方面，伴随着压力传感器( 微压力变送器) 技术的进步， 基于计算机总线技术、仪器控制技术和数据采集技术的发展，所开发的服装压测 试系统将为服装压力的测试提供技术保障和设备支持，使服装压力测量系统功能 更加专业化、测量更加精准。在服装压力评价方法方面，将从只依赖主观评价， 天津工业大学硕士学位论文 转向更多地结合客观服装压力测量和建立计算机三维压力模型，定量地评定服装 压力的大小和分布情况。今后的研究将在服装压力舒适性的预测准确度上将有很 大改善。 其次对与服装的载体人体，将进行深入的研究，主要包括人体形态特征、 人体运动生物力学特征、人体生理和神经生理特征、心理因素等，特别是对人体 压感反应的神经传导机制进行研究，人体一些关键部位可承受的压力分布及相关 信息数据库的建立，将为弹性服装的设计生产以及服装压力标准的制定提供可靠 的科学依据。 1 3 课题研究的意义及内容 1 3 1 课题研究的意义 随着科技的发展，服装也因增加了多样的功能性而提高了其产品的附加值， 与此同时，消费者对服装的期望值也在提高，现代社会的人们不再仅仅关注服装 的基本功能( 如保暖、护体、装饰等) ，而是对服装的功能性、舒适性提出了更高 的要求。 塑身内衣因其能够调整体型，保持女性优美的身材曲线等功能受到广大女 性消费者的青睐，但穿着压力过大的服装将会对人体生理活动产生一定的影响， 导致人体的不适，如使内脏变位，呼吸运动受到抑制，血液循环受阻等，最后导 致各种生理的、心理的及精神上的疾病，因此，内衣对人体的压力必须有一定的 限度，否则，不仅无舒适性可言，反而会影响人体健康。现在，市场上的塑身内 衣质量良莠不齐，而且众多内衣生产厂家的塑身内衣产品只是以尺寸的大小来定 性地描述其服装压力的大小，其设计及生产过程并没有相应的服装压力标准来指 导和参考，虽然国家有关部门已于2 0 0 4 年1 1 月颁布了f z t 3 0 1 9 1 2 0 0 4 针织 塑身内衣弹力型和f z t 3 0 1 9 2 2 0 0 4 针织塑身内衣调整型两项行业标准， 但是标准中只涉及了耐洗色牢度、耐摩擦色牢度、耐汗渍色牢度、接缝强力、纤 维含量、拉伸弹性回复率、甲醛含量、p h 值等质量指标，并未对内衣服装允许 的压力值范围做出规定，无法对塑身内衣产品的设计、生产做出指导与规范。内 衣压力舒适性问题己成为亟待解决的重要问题，内衣行业标准中服装压力标准的 及早制定也成为保证消费者健康和促进内衣行业发展的当务之急。 服装压力舒适性的研究经过国内外众多学者多年的探索研究，取得了一些成 果，但是，迄今为止服装压力科学的测量方法、服装压测试仪器的研发等，还 远不能满足服装压力舒适性的研究需要，服装压力舒适性的理论体系也没有系 统完善地建立起来，因此，功能完善、测量精确的服装压力测试仪器和科学的 压力评价方法成为促进服装压力舒适性研究发展的重要因素。 第一章绪论 本课题将对服装的压力测试系统的软件与硬件进行开发与完善，结合对人 体的测量实验，探究人体不同部位、不同运动状态下的服装压力分布，为制定与 服装压力舒适性相关的服装标准提供科学依据，为企业生产提供工艺技术参考， 从而增强纺织服装产品设计开发、纺织服装企业的竞争力。 1 3 2 课题研究的主要内容 在服装压力的客观测试中，本课题将采用美国t e k s c a n 公司研制的 f l e x i f o r c e 压力传感器，将带有电阻应变片的压力传感器放入内衣与试穿者皮肤 之间，传感器感应面与人体曲面能够达到很好的吻合，被测量的压力信号通过 传感器压阻的变化，将物理信号转变为电信号，进入改进后的高精度信号调理 电路，由数据采集卡采集电信号，再由自行开发的服装压力测试系统收集、记 录、分析实验数据。课题将具体进行以下三方面的工作： 一、服装压力测试系统硬件的开发 服装压力测试系统硬件是由传感器、信号调理器、信号采集设备这三个主 要部分组成。传感器和信号采集设备已有成熟稳定的的产品可以采用：传感器 采用t e k s c a n 公司的f l e x i f o r c e 传感器、信号采集设备采用北京阿尔泰公司的 u s b 2 0 1 0 型信号采集卡。课题测试系统硬件的开发主要指的是高精度的信号调 理器的研制，信号调理器作为测试仪器硬件的核心部件，起着对传感器信号进 行合理放大和滤波的作用，其工作稳定性对服装压力测试系统的测量精度起着 决定性作用。 二、服装压力测试系统软件的开发 本课题服装压力测试系统软件的开发将通过数据实时采集模块、压力和电 压波形显示模块、历史数据回放模块、标定模块、数据类型转化模块、采样频 率调节模块、以及数据存储模块等模块的编程，实现采集、记录、显示服装压 力值等功能。软件编程过程也将解决现有的数据采集系统测试精度低、动态测 试时无法做到很好的跟踪性等问题，使服装压力系统软件的整体功能更完善， 更具实用性。 三、塑身内衣压力舒适性的研究 本课题选用女士塑身内衣为研究对象，采用主观评价与客观测量相结合的 方法研究塑身内衣在静态和动态下的服装压力。在总结前人研究的基础上，合 理设计塑身内衣穿着实验，从实验结果中总结对服装压力舒适性具有影响的各 项因素，并对人体穿着塑身内衣时，压力值的大小及分布规律予以总结。 第二章课题研究的理论基础 第二章课题研究的理论基础 服装舒适性是人与环境间生理、心理及物理协调的一种愉悦状态h 刳。服装 舒适性主要包括以下几个方面：热湿舒适性、触觉舒适性、压力舒适性和视觉舒 适性。而服装的压力舒适性是服装舒适性中非常重要的因素，是评价服装舒适性 的一项重要指标，服装压力舒适性的研究和理论体系的建立要综合考虑人体、服 装等多方面的因素。 2 1 服装压力舒适性含义 服装压力舒适性是服装和人体皮肤间相互作用而产生的皮肤压力感觉的舒 适范围，包括服装的尺寸合体性与运动的自由度等力学角度的舒适性，反映的是 一个综合复杂的生理反应，主要与皮肤内的压力感受有关，并且可能联系痛感和 触觉引，通常用k p a 、m m h g 等单位来表示服装压力值的大小。 服装压力的产生可分为两大方面的原因： 一、服装重量压 服装本身具有一定的质量，必然会形成一定的服装压力，简称重量压；包括 各种防护服、极地用服装等，服装重量压力主要承受部位在肩部。 二、服装束缚压 服装裹紧身体而产生的压力叫做束缚压。在人体与服装的动态接触过程中， 服装以相对滑移和衣料变形来适应体形变化，由于衣料变形而产生内应力包括拉 伸、压缩和弯曲应力等，这些力的合力在接触面法向的分力会对人体接触部位产 生束缚，即为束缚压，它是服装力学舒适性中最主要因素。束缚压可分为整体压 和局部压两种： ( 1 ) 整体压 静态时，与人体接触的服装围度部位的宽松量过小、外系绳带或内装弹性带 束缚产生的服装压力，整体压的特点是服装包缚下的所有部位都会受到压力。包 括各种紧身衣裤、泳装、女士用整形内衣等，另外还有西欧的紧身胸衣、日本的 腰带等都是束缚压的重要体现，服装压力主要产生在胸、腰、腹、背部等部位。 ( 2 ) 局部压 局部压主要是由于运动或姿势变化导致的人体体表的凹凸曲率的变化而产 生的服装对局部的压力。如人体下蹲时，膝盖凸出曲率变大，此时膝盖所受到的 束缚压就为局部压，服装压力主要产生在人体的活动关节部位，该压力对服装的 运动功能性有很大的影响。 天津- 丁业火学硕士学位论文 2 2 服装压力的影响因素 服装穿在人体上后，感觉到的压力或测试到的压力与许多因素有关，包括人 体结构，服装的结构与松量，以及服装的延伸性和重量。 2 2 1 人体结构造成的影响 人体是一个很复杂的系统，服装压感与以下人体因素密切相关： 一、人体各部位的形状、曲率和皮肤软组织的力学特性； 二、人体各处构成、骨骼形状大小、骨外肌肉厚度、可压缩度和弹性； 三、压力舒适性的神经传导机制。 文献h 钔在研究袜口压力与舒适度的实验中认为人的小腿前部表皮下有脚骨 且肌肉层很薄，所以压力值较稳定，且压力值和压力感的相关系数在腿前部要比 其他部位大。另一方面，那些肌肉层厚的部位由于压缩性和柔软的特性，压力值 变化较大。而且主客观判定的相关性低，所以提出值得考虑的因素是( 肌肉) 压缩 特性和人脂肪厚度产生的影响。文献h 副在研究人体压缩特性测量方法时指出压力 值随着所测部位的尺寸和压力计表面压缩形状而有变化，腰部与大腿处的变化趋 势相同。文献h 6 1 分析了小腿前后服装压力对压缩感的影响，认为当压力较小时小 腿后部敏感性低于前部，当压力超过一定范围则同前部一样敏感，前部压力舒适 值低于后部，而压缩感更多的受到前部而非后部的影响。对于人体曲面部位，可 能都包含两种压力形式，即材料变形产生的张力垂直于人体曲面的分解力和由于 服装受重力作用而产生的压力。试验也证实曲率半径小的部位穿着不同材料、以 不同姿态、在不同湿度状态下的裤装服装压力总是比较大，就压力测量值来看骨 骼处压力稳定，且比肌肉处承受的压力可以更高一些，肌肉层厚的部位压力值易 变，但客观值和主观感觉相关性更高一些，而不同的身体部位因软硬度、形状及 神经敏感度的差异造成对压力的承受性有区别，对此仍需进一步全面的人体测 量。 2 2 2 服装材料的延伸性能造成的影响 当服装的宽松量较小时，如果衣料有较好的弹性伸长，使服装材料能随人体 在活动时产生的皮肤变形而伸长，则人体也不会感觉衣服的不适压力。服装对人 体产生的压力，主要与服装材料的弹性性能、拉伸长度和服装的着装部位有关。 对于运动服装，为了使运动员竞赛时有效减少空气阻力，并减少肌肉能量损失， 衣服都比较贴体，为了不妨碍运动员肢体运动，衣料的弹性率必不可少。由芳乜刀 在实验中也证明布料伸长率与服装压力之间以及宽裕量与服装压感之间存在某 种回归关系，在臀部、膝部、大腿部和小腿部各处宽松量及弹性模量与服装压感 第二章课题研究的理论基础 的回归关系式中相关系数较高，说明穿着压力感与服装的宽松率、织物的弹性有 很大关系。而且布料的弹性模量越大，在相同的拉伸下产生的服装压力越丈。徐 军在分析不同弹性与型号的针织运动内衣后认为服装越贴体，各部位的压力值就 会随身体的变化而变化；随着弹性值的降低，服装的离体性增强，压力变化会越 来越弱：并发现这类内衣与塑形内衣压力表现不同，最大压力并不在通常认为的 腰腹部而是集中在背部，其次是胸腋肩部，腰腹部压力虽小。这与运动时腰部 对服装要求有适体性和灵活性是一致的。 23 服装压力人体神经生理学基础 对于服装压力舒适性的人体神经传导机制，可以这样认为：首先来自服装( 或 类服装) 的物理机械信号作用于人体皮肤，然后，该刺激信号由皮肤中的神经末 梢( 力感受器) 传递到神经系统末梢，此时物理的刺激信号被转换为神经系统能够 识别的神经信号，再由神经末梢传送到大脑，大脑根据生理与心理过程对刺激信 号形成感觉，从而着装者对于所穿着服装的物理机械庸4 激产生一个综合的主观舒 适判断。可见压力舒适性的研究领域对生理、神经生理以及心理过程的研究也同 样不可忽视。 23 1 皮肤刺激与皮肤感觉系统 从图2 - 1 可知，人体的皮肤结构很复杂，人体的皮肤是人体与所处环境的界 面。在皮肤的真皮层内分布两组用于感受力的神经感受器：( 1 ) 密封感受器，包 括帕氏小体、梅氏小体、克劳泽氏末梢( k r a u s ee n d i n g ) 以及鲁氏末梢。( 2 ) 毛囊 感受器和迈克尔氏盘“。 喇2 + 1 人体皮肤结构 - -卜 天津工业大学硕士学位论文 2 3 2 触觉和压感 人体表面上任何一点都会引起人的触觉。由于人体各个部分对触压觉的敏感 程度不尽相同，所以身体不同部位感受触压的感觉阈值不同，感觉压力舒适的阈 值不同，最大能承受的压力阈值( 极限阈值) 也不尽相同。图2 2 说明了女性皮肤 不同部位的平均绝对阈限，直方图线柱越高，需触发感觉器的力越大，很明显， 感觉阈值在身体表面上变化很大，每个触觉几乎都定位于皮肤上特定的位置，并 且和触觉皮质中每一区域处的神经数量有直接关系m 1 。 o 4 太拇 图2 2 女性皮肤不同部位的平均绝对阈限 所以研究人体不同部位的感觉压力舒适阈值与最大承受压力的阈值可有助 于将服装压力舒适性的主观评价定量化。不同服装的压力舒适阈值也有待于进一 步根据身体不同部位与其功能进行细化。 2 4 针织塑身内衣的起源与类型 2 4 1 塑身内衣的起源 塑身内衣的起源大约要追溯到古代欧洲的克里特时期，当时妇女穿着一种紧 身的上衣，可以使后背完全直立并裹住双臂。大约在公元1 0 世纪到1 2 世纪的罗 马式时期，妇女之中流行一种称为科尔萨基( c o r s a g e ) 的合体形短背心，在背面开 口处扣结，是后来欧洲女性紧身胸衣的雏形。 0 6 2 8 4 o 6 2 霞 4 3 3 2 2 2 l l o 翅霸洳 第二章课题研究的理论基础 到了哥特式时期，妇女逐渐接受了紧身胸衣。再到后来的文艺复兴时期，当 时女装造型的重要特色就是通过服饰的穿着来改变身体的形态，最主要的就是借 助紧身衣具，包括紧身胸衣和束腹，紧身胸衣有硬制和软制两种，硬制胸衣用金 属丝和鲸须制作，按照穿衣女子的体型先做成四片框架，再在连接处安上扣钩或 合页。软制胸衣用布制成，中间加薄衬来增厚，在前、后、侧的主要部分嵌入鲸 须，以增加强度，前下端的尖端用硬木做成，后面开口处用绳带收紧。紧身衣使 女性腰部被紧紧勒住，而胸部却很突出。据说当时出现最细的腰围只有3 7 厘米， 如图2 3 所示。 到了洛可可时期，紧身胸衣称作苛尔巴莱耐( c o r p sb a l e i n e ) ，用鲸须制作， 先根据体形弯制鲸须，衬入衣内，乳房上部横嵌一根，背后则是竖嵌的一排，使 背部挺直，胸衣在背后系扎，勒紧腰部以使胸部突出显得丰满h 9 。 图2 3 古代欧洲女性塑身胸衣 到了近代，大约在1 8 世纪末1 9 世纪初，女性曾一度摆脱了胸衣的束缚，但 在1 9 世纪2 0 年代中期左右，紧身胸衣又再一次出现了。到了1 9 世纪末2 0 世纪 初，紧身胸衣逐渐变长，向下延伸，上部越来越短，乳罩便应运而生，用来整形 的紧身胸衣从此上下分离，现代胸衣开始登上历史舞台。 2 4 2 塑身内衣的定义与分类 调整型塑身内衣是指对人体体型具有调节作用的内衣，具体来说是针对女性 体型不足之处，通过缝制成形而对人体特定部位起到抬高、支撑、或束紧作用， 大1 pi ：i k 学硕f 。学何论文 ( 如罔2 - 4 所示) ，从而保持或修一人体特定部位尺寸和形态的功能性内衣。n ，以 说，整形内衣对体型的调节足通过力的作用来实现的，如图2 - 5 所示，人体脂肪 在穿着塑身内衣后，脂肪山于服装压力的作用发生了移动。 幽2 4 人体穿着颦身内农历的受力情况 胸瞢腊肪的嚣动麦化 胥荨骺肪的葚动壹化 i m i i 翻 鳓：) 薷) 类 井扩 集中 下垂上捏 削2 - 5 辅身内衣对脂肪的作 目前内农市场上的塑身内农产品种类繁多，但是还是町以按以下方法将其分 一、按针织塑身内衣类型分为：弹力型和调整型两种类型如图2 - 6 所示“。 第二章课题研究的理论基础 图2 - 6 ( 1 ) 弹力型内衣典型示例 调整型胸衣柬裤连体塑身衣塑身腰封 图2 - 6 ( 2 ) 调整型内衣典型示例 二、按针织塑身产品可分为调整型胸衣、束裤、连体塑身衣、塑身腰封等。 三、按针织塑身内衣产生压力的大小分为：轻压型、中压型、重压型哺。 调整塑身内衣受到众多女性的青睐，与其特殊的服装功能有很大关系。压 力适度的塑身内衣，可以防止、减轻或减缓因脂肪、赘肉堆积而产生的不良形体 变化，如胸部、臀部下垂、脊背弯曲等。对于产后需要恢复身材的女性，身材比 例不佳的女性，以及那些局部有赘肉，难以减下去的女性来说，塑身内衣确实有 着立竿见影的作用。因此，如果设计出能够产生合理压力分布的塑身内衣产品， 消除消费者对塑身内衣影响身体健康等问题的顾虑，塑身产品将具有更大的市场 潜力，这就需要我们不断研制新型的服装压力测试装置与系统，为服装压力舒适 性的研究提供技术支持，以满足消费者对塑身内衣舒适、健康的要求。 第二章服装压力测试系统硬件开发 第三章服装压力测试系统硬件开发 3 1 服装压力测试方法 3 1 1 主观评价法 服装穿着中的压力舒适感在一定程度上是一个主观感觉，因此过去常采用 主观评价法研究服装压。通常采用心理物理学中广泛应用的心理量表示法，即 数量评估法，实际上是语义差异标尺法，如将感觉特征分为5 个级别或7 个级 别，或进行1 0 级评价。穿着的压力感觉与服装的束缚感、刺痒感、重量感有关， 还与织物的手感有关，是一个综合性感觉，穿着中的束缚感与压力感有较为明 显的正相关关系，人体在静态下所受的服装压力越小，所受约束越小时，穿着 越舒适。各部位压力感会互相影响，局部的主观紧缚感也受其他位置感觉影响， 呈现出个体差异，受人们运动量、心理因素、生理机能的影响。压力大小随时 问延长而产生松弛现象。由于主观评价个体感受差异较大，量化困难，不能准 确及时地测定具体部位的服装压力的大小，因此采用仪器测定使评价更客观， 具有更强的指导意义。 3 1 2 客观测量法 3 1 2 1 直接测量法 一、简易流体压力装置测试法 测量方法：将内置空气的感压部件贴附于测部位，读取单管内水银柱或水 柱的高度变化量或u 形管内两侧的高度差( 如图3 1 所