专利名称：一种选取服装压力测量点的新方法
技术领域：
通过ABAQUS软件模拟服装对人体施加压力后人体受压形变程度的分布规律，以此为理论基础选择服装压力测量点的方法，属于服装人体工学领域。
背景技术：
近年来，服装压力舒适性已成为国内外的研究热点之一，压力测量是服装压力舒适性研究的前提和基础。在研究中，由于受到服装与人体接触面积大小的影响，通常将接触面上所有点的压力值全部测量出来是不现实的。人穿着紧身服装后，人体与服装的接触部位总有一些点受到的压力较大，或者受压后形变量大于其它部位，这些点的压力值大小以及受压后的形变规律对于该类服装的压力舒适性研究具有非常重要的参考价值，因此，具有代表性的压力测量点的选取是非常必要的，人们可以根据所选择的测量点压力的变化规律来预测服装的压力舒适阈值。一般情况下，压力测量点的选取通常依靠经验估计和预实验的手段，缺乏一定的科学严谨性，容易存在实验误差。准确的选择服装压力测量点，对于压力舒适阈值的确定以及压力服装的优化设计都具有十分重要的意义。人体是一个弹性体，紧身服装面料大多属于弹性织物，因此，人体与服装的压力接触为两个弹性体之间的接触。人穿着紧身服装后，人体和服装均产生变形，人体受服装压迫会产生一定的位移，该位移的大小会对穿着舒适性产生很大的影响。然而，由于服装对人体施压后，人体截面产生的位移通常较小，依据目前的技术手段，很难对该位移进行仪器测量。有限元法是解决弹性力学问题最有效的一种方法。它能够灵活处理和求解各种复杂边界条件下的弹性力学问题，并较为准确地描述弹性体的变形程度，并可以在产品的改进及设计过程中起到极为关键的作用。基于此，我们发明了一种通过ABAQUS有限元软件模拟服装对人体施加压力后人体受压形变程度的分布规律，以此为理论基础选择服装压力测量点的方法。本发明以高领针织衫领口对颈部的压力为例，首先通过非接触式三维人体扫描仪获取人体基础数据，并截取领口处颈部截面图，通过对截取的所有受试者颈部截面图形进行曲线拟合，进而建立标准颈部截面模型。在此基础上，通过ABAQUS分析着装后颈部截面的受力形变情况，根据模型的位移云图中各部位的受压变形规律最终确定颈部压力测量点位置，克服了压力测量点的主观臆断导致的试验结果缺乏说服力。
发明内容
本发明的目的在于通过ABAQUS软件分析着装后颈部截面的受力变形情况，根据模型的位移云图中各部位的受压形变规律最终确定颈部压力测量点位置，以期为压力舒适阈值的确定以及领口的优化设计提供理论参考。本发明的具体研究内容如下(1)领口处人体颈部截面形态的获取首先选取身高及体重均符合实验要求的健康女性大学生50人，年龄在18-25岁之间。通过TecMath非接触式三维人体测量仪测量人体基本形态，再分别以颈部前、后特征点 FNP、BNP为基准点，各向上量取领高6cm，(图1)利用截面截取工具^anWorX沿颈部垂直走向环绕一圈截取领口处颈部截面形态。(图2)用Matlab软件对每位受试者的颈部截面进行曲线拟合，最终获得领口处颈部标准截面模型。(2)实验用服装的选取及压力测试根据市面上高领针织衫面料的使用情况以及工厂的生产经验，实验用服装在衣身部分选用纯棉面料，领子部分采用纯棉及棉氨两种面料，根据不同的领围尺寸制作实验用服装14件。用AMI3037型气囊式服装压力测试仪对着装后领口处压力进行预实验，按照角度测量颈部截面上的12个点，记录压力数据并取压力平均值，作为预实验压力数据。 (3)运用ABAQUS有限元软件分析领口处位移分布规律在ABAQUS中建立领口处颈部截面有限元模型。(图幻对模型外沿一周施加预实验压力载荷，定义边界条件，可以得到领口处颈部截面上各点受压后的位移分布云图。(图 4)图形中的外围曲线代表原始颈部截面，内侧曲线代表受压后的颈部截面图，图中的不同颜色代表了不同的位移大小，蓝色代表位移最小，红色代表位移最大，从图中可以很清楚的看出截面上各点的位移分布规律。(4)领口处颈部截面压力测量点位置的选取通过ABAQUS有限元模拟，可以得到穿着实验用高领针织衫以后，领口处颈部截面上各点相应的位移，从位移云图中可以看出，由于人体的颈部构造凹凸不均，当假设领口受到均等压力时，颈部的前后、左右中点处因受压导致形变的程度最大，因此确定颈中围前中心点F、颈中围后中心点B、颈中围左侧点L、颈中围右侧点R为压力测量点。(图6)
图1是本发明中的领口处颈部截面位置2是本发明中的领口处颈部截面截取3是本发明中的领口处颈部截面4是本发明中的颈部截面有限元模型图5是本发明中的颈部受压后位移分布6是本发明中的颈部压力测量点位置图
具体实施例方式(1)使用TecMath非接触式三维人体测量仪扫描人体，并截取领口处人体颈部截面。(截取位置为以颈部前、后特征点FNP、BNP为基准点，向上量各取领高6cm，样本数量 50人)(2)通过MATLAB软件将截面图形进行拟合处理得到领口处颈部标准截面曲线。(3)制作领口处分别为纯棉及棉氨面料的不同领口围的高领针织衫14款，并测量领口材料的劲度系数、弹性模量及泊松比。(4)用AMI3037型气囊式服装压力测试仪对着装领口处后压力进行预实验，按照角度测量颈部截面上的12个点，记录压力数据并取压力平均值，作为预实验压力数据。(5)建立领口处颈部截面的有限元模型，运用ABAQUS对模型外沿一周施加预实验
4压力载荷，定义边界条件，可以得到领口处颈部截面上各点受压后的位移分布云图。
(6)从位移云图中可以看出，由于人体的颈部构造凹凸不均，当假设领口受到均等压力时，颈部的前后、左右中点处因受压导致形变的程度最大，因此确定颈中围前中心点F、 颈中围后中心点B、颈中围左侧点L、颈中围右侧点R为领口处压力测量点。
权利要求
1.通过ABAQUS有限元软件模拟紧身服装对人体施加压力后人体受压形变程度的分布规律，以此为理论基础选择紧身服装压力测量点的方法，其特征在于利用非接触式三维人体扫描仪获得人体基本数据，并截取人体待测部位截面曲线图，通过对所有受试者的截面图形进行曲线拟合，进而建立标准截面模型。在此基础上，通过ABAQUS软件分析着装后人体截面的受力形变情况，根据模型的位移云图中各部位的形变规律最终确定紧身服装压力测量点位置，克服了压力测量点的主观臆断导致的试验结果缺乏说服力。
2.根据权利要求1所述利用非接触式三维人体扫描仪获得人体基本数据，其特征在于选取身体健康、身高与体重均符合实验要求的受试者50人，使用三维人体测量仪获得人体基本数据，并截取人体待测部位截面曲线图，运用MATLAB软件分别对所有待测部位截面进行曲线拟合，最终获得所有受试者待测部位标准截面模型。
3.根据权利要求1所述通过ABAQUS软件分析着装后人体待测部位截面的受力形变情况，其特征在于根据之前得到的标准截面模型建立ABAQUS仿真模型，并按照压力预实验结果对截面上各点施加均等的压力载荷，得到截面受压后的位移分布云图。
4.根据权利要求1所述根据有限元模拟结果选取压力测量点，其特征在于从截面受压后的位移云图中可以看出人体在穿着紧身服装时待测部位的受力形变规律，从而最终确定待测截面压力测量点位置，克服了压力测量点的主观臆断导致的试验结果缺乏说服力，也为紧身服装的优化设计提供更加科学的理论参考。
全文摘要
通过ABAQUS软件模拟紧身服装对人体施加压力后人体受压形变程度的分布规律，以此为理论基础选取服装压力测量点的方法，属于服装人体工学领域。在服装压力舒适性研究中，测量点的选取通常依靠经验估计和预实验的手段，缺乏一定的科学严谨性，容易存在实验误差。本发明以高领针织衫领口对颈部的压力为例，首先通过非接触式三维人体扫描仪获取人体基础数据，并截取领口处颈部截面图，通过对截取的图形进行曲线拟合，建立标准颈部截面模型。在此基础上，运用ABAQUS有限元软件分析着装后颈部截面的受力形变情况，根据模型的位移云图中各部位形变规律最终确定颈部压力测量点，克服了压力测量点的主观臆断导致的试验结果缺乏说服力。
文档编号G06F17/50GK102184277SQ20111007785
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者王强, 范雪荣, 覃蕊 申请人:江南大学