不同关节运动幅度下皮肤形变机理建模及其对冲锋裤功能设计的影响研究

With the vigorous development of outdoor sports，outdoor wear has becoming a necessities which can protect and show ourselves. In order to pursue the coordination between dresser's sport physical and pretty image demands, we need to fully understand the relationship between human motion physiological system and the function design of outdoor wear. This project analytic the collection between outdoor pants's movement mechanism and outdoor movement characteristic. At the same time,exploring how the amplitude of lower limb joint movement and how the knee-joint effect skin stretch, building up skin deformation mechanism model; based on skin expansion form,resolving the structure, discussing how joint and skin effect structure design, finding the system relevance between them, setting out our system principles when design function structure of outdoor pants and putting forward the best design proposal to the demand of formal beauty, offering the theory and application reference to design functional clothing.

随着户外运动的蓬勃发展，户外服已成为人们户外运动中必不可少的“保护工具”与“展示工具”。户外运动下着装者运动生理需求与形象美观需求的协调，需要充分了解人体运动生理系统与户外服装的功能设计。本项目解析冲锋裤的运动机构与户外运动特征之间的关系，探讨下肢股关节、膝关节的运动幅度对皮肤伸展的影响，构建皮肤形变机理模型；基于皮肤展开形态分解冲锋裤结构，研究关节、皮肤对结构设计的影响，找寻它们之间的系统关联，提出冲锋裤功能结构的基本设计原则和针对形态美的需求提出最佳结构设计方案，为功能服的设计与使用提供理论和应用参考。

随着户外运动的蓬勃发展，户外服已成为人们户外运动中必不可少的“保护工具”与“展示工具”。人们在追求其功能性之外，越来越注重其合体性，传统的宽松型户外服装不能满足人们对美的追求。本研究以登山、徒步运动为主，归纳出以膝关节与髋关节为主的运动特征，解析在这些运动中下体体表皮肤形变规律，探究裤装结构与下肢动静态之间的内在关联性，发现：1）主要体现在臀、膝等部位的皮肤形变与服装形变之间的关系；2）膝盖中心点上下5cm区域的皮肤形变量最大，臀部皮肤形变最大部位是臀凸点以下5cm至10cm区域；3）基于这些皮肤形变规律，构建户外裤的基础结构样板，并结合三维虚拟缝合技术，探索三维动态裤装合体性的方法，优化设计出合体的户外裤。同时，在满足人们对合体的需求之外，需要考虑这些不同结构特征的户外裤对着装者的运动表现、运动损伤的影响，主要探讨户外裤的结构特征差异对着装者的服装压、表面肌电、关节活动度的影响，可以得到：1）轻中度运动下膝部与臀部的形变量同步设置为裤装膝部与臀围的省道量时着装者的主观评价为最佳，但在极限运动下时满足膝部的省道量设置比臀部更为重要；2）裤装结构特征差异对不同强度运动中髋、膝关节活动度的影响没有显著性差异，但配合不同运动强度设计的裤装能相应有效地支持膝、髋关节的活动，不会对膝部增加额外的压力；3）以平地跑步时下肢肌肉群的肌电RMS值为基准，进行三组不同结构特征裤装间的肌肉群RMF差值率比较，结果发现随着坡度的增加，在一定的运动时间内，膝臀部省量越小的裤装反而显著降低下肢肌肉群的共激活；然而在户外徒步模拟中无法有效得到裤装结构的差异对下肢肌肉群表面肌电有显著的共性影响。