脚踝-压力袜的三维接触压力有限元建模

为了模拟压力袜对不同围度脚踝所施加的确切压力分布，提出一种基于有限元软件构建的脚踝-压力袜仿真模型，模拟压力袜在穿着时对不同围度的人体脚踝施加的压力值。通过三维人体扫描获取脚踝初始形态尺寸，建立脚踝-压力袜几何模型。通过材料密度、弹性模量和泊松比建立Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级压力袜及脚踝的材料模型。运用有限元软件进行网格划分，建立医疗袜与腿部接触受力仿真模型。由仿真结果得到脚踝正前、后两点模拟压力值。结果表明：脚踝前部处所受压力值始终大于后部；穿着不同等级压力袜时，压力随压力袜等级的增加而增加；穿着相同等级压力袜时，脚踝所受的压力值随脚踝周长增长而增加，呈线性规律分布；经实测对比，实验验证所建立的有限元模型是合理且有效的。     

医疗袜及腿部三维接触压力有限元数值模拟

借助有限元软件仿真模拟医疗袜穿着到腿部的动态过程,并三维虚拟展示医疗袜应力分布和腿部接触压力分布。将医疗袜由脚踝到大腿部位分为4段,分别测试与计算各段织物的弹性模量和泊松比,建立医疗袜材料模型。通过CT扫描获取人体穿着医疗袜后的腿部形态尺寸,建立腿部几何模型。假设腿部为刚性体,医疗袜为线性弹性体,建立医疗袜与腿部接触有限元模型,进行数值模拟,并测试人体穿着医疗袜后的接触压力。结果表明,数值模拟压力值与实测压力值拟合的相关系数为0.80～1.00,模型有效。     

基于ABAQUS的运动压力袜编织尺寸预测

为更好地发挥运动压力袜的作用,实现精准施压,使用三维人体扫描仪对人体小腿形态进行扫描,截取脚踝、跟腱与小腿肌转换处、小腿周长最大处以及胫骨初隆处截面曲线;同时运用有限元软件ABAQUS分别建立此 4处截面模型,按照标准值施压,模拟穿着运动压力袜小腿截面的受压状态;分析腿部各截面压力与位移的关系;最后利用运动压力袜编织尺寸的预测模型,设计编织实验样品,进行压力测试分析。结果表明:穿着运动压力袜时,左、右小腿各截面受压状态具有较大差异,但各截面所受压力与产生的位移均呈现一次函数关系;运动压力袜编织尺寸与其压力以及人体腿部截面周长之间,符合二元一次方程关系式;实验样品的压力测试值与标准值的误差均低于5%,证明了此预测模型的有效性。     

男短袜袜口压力的有限元研究

人体与服装之间的压力研究是服装优化设计的关键.通过三维人体扫描仪对人体内侧脚踝点水平向上6 cm处腿部形态进行扫描,并运用有限元模拟男短袜袜口对腿部施压后压力与位移的关系.研究中,人体视为弹性体.腿部与袜口之间的接触视为弹性接触,通过有限元分析及曲线拟合,可得到压力与位移间的函数关系,同时按照角度将腿截面等分为4个区域...     

基于穿着状态的静脉曲张压力袜压力分布研究

选取6只规格相同、经腿模测试压力与压力分布合格而且各项指标符合我国标准规定的中筒压力袜作为试验样品,进行人体穿着试验,选取人体小腿部位4个围度为测试部位,测试人体日常状态穿着压力袜时测试部位站姿、坐姿、卧姿时的压力分布,以及踏步、踮脚、转动脚踝时的压力分布。结果表明,静态站姿时压力袜对人体施加的压力分布规律与腿模测试结果一致,符合人体需求,而静态坐姿、卧姿以及人体的日常活动都会引起压力分布规律的变化,使压力袜施加在人体腿部的实际压力与压力分布不再呈现自下向上递减的规律,不符合人体需求。     

女性腿部尺寸回归分析

为二维非接触人体自动测量提供腿部尺寸计算方法,文章以年龄在18~60岁的208名女性人体为研究对象,采用日本马丁测量仪获得人体数据,对测量数据进行相关分析。进一步选取变量,采用逐步回归方法,建立与医用压力袜相关的人体腿部主要部位围度、腓骨点高度的多元线性、多元二次、多元三次回归方程。经比较与检验各方程的回归效果,最终选择出腿部各部位围度、腓骨点高度的最优拟合方程,并分析各部位截面轮廓形态。随机选取20组女性数据对腿部尺寸回归方程进行验证,结果表明,各回归方程具有良好的预测效果,为人体二维非接触式测量及医用压力袜的研究提供参考价值。     

拉伸伸长率对压力袜压力及压力分布的影响

为了使医疗压力袜的压力及压力分布满足不同腿型患者的需求,选取中筒压力袜为试验样品,研究拉伸伸长率对压力袜压力及压力分布的影响。结果表明,测量点处的压力受到各部段拉伸伸长率的共同影响,且压力袜压力与拉伸伸长率呈显著线性相关关系。改变拉伸伸长率,压力分布发生变化,甚至出现逆梯度压力分布现象,不符合人体需求。在挑选压力袜时可根据自身腿部特征,并结合压力袜拉伸伸长率与压力及压力分布之间的关系来挑选符合自身需求的压力袜型号,得到积极的治疗效果。     

不同姿势下压力袜压力分布研究

选取6只中筒压力袜作为试验样品进行人体穿着试验,选取人体腿部的踝部最小周长处、腓肠肌止点、小腿最大周长处、胫骨节下端4个围度为测试部位,分别测试每个围度外侧在站姿、坐姿和躺姿3种状态下的压力。并对比分析不同姿态下各部位的压力分布规律,得出站姿是穿着中筒压力袜较好的姿势,为压力袜产品的应用以及应用过程中压力的控制提供参考。     

循序递减压力袜研究

循序递减压力袜是20世纪迅速崛起的一种袜类产品,它可以促进静脉血液回流至心脏,消除腿部疲劳,防治静脉曲张、血栓等,具有很好的发展前景。本文对循序递减压力袜的作用原理及应用、生产工艺、压力性能及测试方法进行介绍,指出目前循序递减压力袜在生产中存在的不足之处,提出在双针床经编机上生产循序递减压力袜的新思路。     

基于人体需求的压力袜压力与压力分布及其产品开发

采用人体穿着试验方法对常规压力袜的压力与压力分布进行测试,结果显示,人体姿势和日常运动状态都会影响压力袜的压力与压力分布,依据国内现行相关标准检测合格的常规压力袜产品,在人体穿着试验中其压力与压力分布会发生变化,不再呈现自踝部至膝盖逐渐递减的压力分布,不能满足人体需求。根据常规压力袜的人体穿着试验结果,重新设计压力袜工艺参数,制成改良压力袜并进行人体穿着试验,结果表明,其能够较好地满足人体需求,所施加的压力呈现自踝部至膝盖逐渐递减的分布。     

Dynamic simulation on the area shrinkage of lower leg for the top part of men’s socks using finite element method

Socks are one of the most important clothes in people’s daily life. This study aimed at the problems existing in the wearing of socks, took the top part of men’s socks as research object, and the contact between human body and socks as elastic contact. The position and shape of skin, soft tissue, and bones in lower leg cross section were acquired through non-contact three-dimensional human scanning and CT scan. Based on these, finite element model of the lower leg cross-section and top part of socks were established for the first time, respectively. Because wearing socks is a continuous process, consequently, we defined the maximum time putting on the sample socks as 12?h in this research work, and then divided the periods of dressing time into six stages, which were instantaneous, 1?h, 2?h, 4?h, 8?h, and 12?h, respectively. After simulating the distribution of pressure and displacement of the top part of socks in dressing using ANSYS software, we divided the lower leg cross section into 12 equal regions according to angle considering the displacement distribution, and then obtained the area shrinkage of each region in six periods of times by calculation. According to the tendency of area shrinkage distribution, the top part of men’s sock could be designed with a different degree of elasticity in diverse regions combined with subjective pressure comfort during the course of sock design. All these solutions are of great significance to the optimization design of socks and can provide theoretical basis for the structural improvement of functional socks and the prediction of clothing pressure.     

男短袜袜口处标准腿截面曲线研究

 袜口处标准腿截面曲线形态是研究袜口压力舒适性的前提和基础,也是袜口优化设计的关键。文章通过三维人体扫描仪对人体内侧脚踝点水平向上6cm处腿部形态进行扫描,应用Matlab软件将腿截面曲线按照直角坐标系每5°为一点等分为72个点,并在此基础上定义点坐标值,将所得的所有腿截面曲线 和 分别取平均值,得到袜口处标准腿截面曲线72点坐标。运用SPSS曲线拟合得到袜口处腿截面曲线的二次方程,曲线方程的建立为袜口处压力数学模型的构建提供了基础数据。文章还对袜口处标准腿截面曲线周长进行了求解,这一结论为男短袜原始袜口围度的改良设计以及袜口面料弹性伸长率的选取提供了理论参考。     

男短袜袜口压力与位移的动态有限元研究

动态服装压是研究服装压力舒适性以及服装优化设计的关键.以男短袜袜口为研究对象,将动态压力分为2个部分,分别为随时间变化的压力以及人体在行走过程中的压力.其中随时间变化的压力设定了12 h的时长,通过测量不同时间段穿着短袜后的袜口压力,运用有限元软件进行模拟分析,探讨了袜口处压力及位移随时间的变化趋势.将人体的行走过程划...     

Predictive modelling of compression garments for elastic fabric and the effects of pressure sensor thickness

This research has been conducted to develop mathematical models to predict the compression pressure and strain value of fabric based on Laplace’s law. The experiment was designed in accordance with the strain values of stretched fabric in order to make prediction of compression pressure. The fabrics covered on rigid cylindrical models and thigh part of human body were compared and measured for pressure values using compression tester. The results revealed that pressure values on rigid body were overestimated which may result from the cause of sensor thickness. Later, correction factor was included in calculations in order to get rid of the overestimated pressure. It was also found that predicted pressures were close to the ones being measured on rigid body by compression tester after multiplying with the correction factor, while soft tissue surface had no influential effect on pressure perturbation and pressure-measured values were close to the predicted pressure values obtained from modelling.     

基于袜口材料弹性势能预测袜口处平均压强的方法

为了获得袜口处平均压强的预测方法,建立袜口处压强的预测模型,通过分析袜口处压强平均值与袜口材料的弹性势能以及袜口处腿部截面形状的相互关系,从理论上阐述了袜口处压强的产生机理,并利用SPSS软件对以上三者之间的关系进行分析,最后采用非线性回归的方法建立了袜口处压强的预测数学模型。该模型的建立将简化袜口处压强计算的方法,并为精确预测袜口处压强分布提供理论基础。     

Study on clothing pressure distribution of calf based on finite element method

This study examines the clothing pressure distribution on the calf using pressure bandages with different levels of tightness. A dynamic clothing pressure test device was fabricated to obtain numerical values for the clothing pressure on key points of the calf, which were used to construct and verify a finite element model of the clothing pressure distribution. A 3D multilayer calf model was established with a simple and rapid method. After point cloud data of the calf outline were obtained by a 3D body scanner; a multilayer calf model comprising skin, muscle, and bone was fitted by reverse engineering software. The results of this model were consistent with the test values of the clothing pressure at key points. These results cannot only be a practical guide for the scientific and rational design and manufacture of tight-fitting clothing but also provide a quantitative basis for the development of clothing pressure standards.     

接触状态下男上装基础版型对人体压力分布的有限元模型

为对男上装基础版型与人体接触状态下的压力分布进行仿真与分析,采用三维人体测量技术获取人体和服装的点云数据,通过逆向工程软件建立人体与服装的几何模型,运用有限元软件进行有限元网格划分,建立人体与服装在接触状态下的有限元模型并进行仿真计算。由仿真结果得出基础版型与人体之间的压力及位移的分布状况：肩部中点的压力值为2.012 ～4.134 kPa,胸点与背部点压力值为0 ～ 1.101 kPa,肩颈点与肩点压力值为0 ～2.012 kPa;而实测肩部中点压力值为3.14 ～ 3.20 kPa,胸点压力值为0.73 ～ 0.81 kPa,肩颈点压力值为0.54 ～0.61 kPa,肩点压力值为1.19 ～1.23 kPa,背部点压力值为0.61 ～0.75 kPa;经对比实验验证所建立的有限元模型是合理且有效的。     

服装压力分布及预测的研究与进展

服装压力是评价服装舒适性的重要指标。从影响服装压力分布的因素入手,总结了目前服装压力分布及预测的主要研究方法,阐述现有服装压力研究的优缺点,指出服装性能与人体机能的有机结合、三维人体模型的完善以及人体和服装动态接触压力预测系统的建立是压力研究的发展趋势。并提出现有的服装压力预测模型由于其计算量大,离实际应用还有一段距离。如何建立有效的服装压力分布预测模型,将理论模型与实际生产有机结合起来,降低成本,提高效率是进一步研究服装压力的发展方向。