基于肩部粘连肩臂活动角度变化的版型优化设计.pdf
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1、Design 设计设计,2023,8(2),809-821 Published Online June 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/design https:/doi.org/10.12677/design.2023.82099 文章引用文章引用:王链.基于肩部粘连肩臂活动角度变化的版型优化设计J.设计,2023,8(2):809-821.DOI:10.12677/design.2023.82099 基于肩部粘连肩臂活动角度变化的版型优化基于肩部粘连肩臂活动角度变化的版型优化 设计设计 王王 链链 上海工程技术大学纺织服装学院,上海
2、收稿日期:2023年5月24日;录用日期:2023年6月23日;发布日期:2023年6月30日 摘摘 要要 为了揭示肩部粘连人群进行功能锻炼时肩臂运动与皮肤形变之间的关系,本文从冠状面、矢状面、横断为了揭示肩部粘连人群进行功能锻炼时肩臂运动与皮肤形变之间的关系,本文从冠状面、矢状面、横断面三个方位,六个不同的动作,采用体表画线法分析肩臂运动规律,并在此基础上进行版型优化设计。面三个方位,六个不同的动作,采用体表画线法分析肩臂运动规律,并在此基础上进行版型优化设计。研究表明研究表明:不同的肩臂活动角度对皮肤形成不同程度的拉伸与收缩不同的肩臂活动角度对皮肤形成不同程度的拉伸与收缩;对呈拉伸状态的部
3、分进行对呈拉伸状态的部分进行,纵向拉纵向拉伸大于横向拉伸伸大于横向拉伸,躯干部分最大拉伸区域主要集中在腋下躯干部分最大拉伸区域主要集中在腋下,手臂部分最大拉伸区域主要集中在臂根围手臂部分最大拉伸区域主要集中在臂根围;在皮肤形变的基础上在皮肤形变的基础上,将静态尺寸通过放量得到动态版型将静态尺寸通过放量得到动态版型,为肩部粘连服装版型优化设计提供科学依据为肩部粘连服装版型优化设计提供科学依据。关键词关键词 皮肤形变,肩部粘连,动态版型,版型设计皮肤形变,肩部粘连,动态版型,版型设计 Optimization Design of Shoulder Shape Based on Changes in
4、 Shoulder Arm Movement Angle Due to Shoulder Adhesion Lian Wang School of Textile and Fashion,Shanghai University of Engineering Science and Technology,Shanghai Received:May 24th,2023;accepted:Jun.23rd,2023;published:Jun.30th,2023 Abstract In order to reveal the relationship between shoulder and arm
5、 movement and skin deformation 王链 DOI:10.12677/design.2023.82099 810 设计 during functional exercise for people with shoulder adhesion,from three directions of coronal plane,sagittal plane and cross section,six different movements,the body surface drawing method was used to analyze the movement law of
6、 the shoulder and arm,and on this basis,the shape opti-mization design was carried out.Research has shown that different angles of shoulder and arm movement cause varying degrees of stretching and contraction of the skin;for the stretched part,longitudinal stretching is greater than transverse stret
7、ching.The maximum stretching area of the trunk is mainly concentrated in the armpit,while the maximum stretching area of the arm is mainly concentrated in the arm root circumference;on the basis of skin deformation,static di-mensions are measured to obtain dynamic patterns,providing a scientific bas
8、is for optimizing the design of shoulder adhesive clothing patterns.Keywords Skin Deformation,Shoulder Adhesion,Dynamic Version,Pattern Design Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creati
9、vecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 肩关节是全身活动范围最大、最灵活的关节,需要周围的肌肉、肌腱及韧带维持其稳定。但是肩关节也是极易损伤的关节,如周围肌腱、腱鞘、滑囊和关节囊等软组织慢性炎症粘连而导致的肩周炎1,也称为粘连性关节囊炎。肩周炎患者早期多表现为肩部疼痛,随着病情进展,患者肩部组织出现粘连,肩部活动受限,极大地影响了患者的日常生活。相关研究表明,肩颈痛患者在我国人群中的发病率高达5%,占比较大,该病的主要易发人群为 50 岁及以上女性体力劳动者2。然而随着现在生活中人们的不良习惯,出现了以学生和上班族为主体的“低头族”、需要负重携带系统和工具的行
10、军士兵、消防员等特殊职业以及登山、攀岩等户外锻炼爱好者越来越多,使得肩颈疼痛、肩部粘连的患者呈年轻化趋势3。人体的骨骼、关节、肌腱和皮肤随着人体活动发生变化,服饰也会出现一定的改变,主要表现为滑移、延伸、褶皱,如果服装的结构和松量设计不合理,就会限制人体的活动幅度4。如人体在着装过程中,由于手臂的运动会牵引服装并使其造型发生变化。同时,身体的某些部位受到服装的压迫,进而影响手臂的运动5。为了探寻人体动作姿态于服装款式设计、结构线设计以及松量设计的关系,学者们对人体的动作姿态设计皮肤形变实验。刘林鹏6等挑选了 6 个代表性登山姿态,分析了这些姿态下女子上半身与手臂部位体表皮肤的变化规律,更科学、
11、合理地设计女子户外登山服的衣袖结构;赵欲晓7等通过模拟排球运动,选取 7 个动作姿态,对其进行体表测量,作为服装款式设计、结构线设计和松量设计的参考依据;施琦8基于腰脊关节前屈、后仰、侧屈、水平扭转四个方向的动作,通过体表画线法测量动静态人体各部位的纵向皮肤变化率,并对各区域的皮肤形变与腰脊关节运动进行相关性分析,研究腰脊关节运动与人体各关节纵向尺寸变化间的关系。综上,目前的研究肩臂活动对服装的影响多数针对运动服装的结构与皮肤形变的关系,对于肩颈部位康复保健服装的结构与皮肤形变的研究相对较少,而随着现代生活方式的转变,肩部粘连保健服装的需求越来越大。本文针对肩部粘连导致肩关节活动受限的活动特点
12、进行分析,选取该类人群肩臂活动的 6 个动作,对肩部粘连人群上身皮肤形变进行了研究。选取冠状面、矢状面、横断面三个方位,采用体表划线法,探求肩部粘连人群肩臂活动角度与体表尺寸的关系,为肩部粘连患者服装的结构设计提供参考依据,满Open AccessOpen Access王链 DOI:10.12677/design.2023.82099 811 设计 足肩部粘连人群对服装的功能需求。2.肩部粘连人群肩臂角度变化分析肩部粘连人群肩臂角度变化分析 2.1.肩部粘连人群肩臂角度分析肩部粘连人群肩臂角度分析 肩部粘连人群由于肩部组织出现粘连导致活动受限,活动角度与正常人有所差别。肩关节功能活动受限程度可
13、分为轻、中、重度。肩关节活动轻度受限为轻度,包括:前举、外展角度大于 120,内旋、外旋角度大于 80,后伸角度大于 40;肩关节活动明显受限为中度,包括:前举、外展角度 60120,内旋、外旋角度 3080,后伸角度 2040;肩关节功能活动严重受限为重度,包括:前举、外展角度小于 60,内旋、外旋角度小于 30,后伸角度小于 20。通过肩部粘连患者的肩臂活动角度可以判定肩部粘连患者的康复程度,如表 1 所示。Table 1.Evaluation criteria for the efficacy of shoulder adhesion 表表 1.肩部粘连疗效判定标准 疗效 前屈 外展 后
14、伸 治愈 180 90 45 显效 150,180)70,90)30,45)有效 120,150)50,70)15,30)无效 治疗前后症状无改善或恶化 2.2.皮肤形变实验动作姿态设定皮肤形变实验动作姿态设定 结合上一节及预实验,本文从冠状面、矢状面、横断面三个方位确定六个测试动作如图 1 所示,其中冠状面为为上举 120、外展 120;矢状面为前屈 160、后伸 40;横断面为内旋 80、外旋 70,实验动作姿态设定如表 2 所示,这六个动作对肩部粘连患者来说关节运动幅度较大,对身体的拉伸感较强,对服装的结构影响较大。(a)肩关节上举 (b)肩关节外展 (c)肩关节前屈 (d)肩关节后伸
15、(e)肩关节内、外旋 Figure 1.Activity chart of shoulder joint 图图 1.肩关节活动图 王链 DOI:10.12677/design.2023.82099 812 设计 Table 2.Posture Settings 表表 2.动作姿态设定 动作编号 身体姿态说明 动作一 上举 120 动作二 外展 120 动作三 前屈 160 动作四 内旋 80 动作五 外旋 70 动作六 后伸 40 3.实验方案设计实验方案设计 3.1.实验器材实验器材 实验所需要的测量工具包括:皮尺、关节角度尺、眼线笔、缝纫线、墨水、记录笔、记录板。3.2.实验对象实验对象
16、参照 GB/T1335.2-2008服装号型 女子中 160/68A 的尺寸标准,选取 5 名身体健康、身材匀称的大学生作为测试对象,受试者的基本信息见表 3。受试者对照部位大小的标准差均小于 3,离散度较小,受试者的选择符合实验要求,测量得到的数据在误差允许范围内波动,其均值可作为分析的基础数据。Table 3.Statistics of experimental objects 表表 3.实验对象信息统计 编号 身高/cm 体重/kg 年龄/岁 BMI 腰围/cm 胸围/cm S1 162 54 25 20.6 70 81 S2 165 52 24 19.1 71 83 S3 162 51
17、 24 19.4 67 82 S4 161 56 24 21.6 72 86 S5 163 55 25 20.7 69 80 平均值 162.2 53.6 24.4 20.3 69.8 82.4 标准差 1.4 1.9 0.5 0.9 1.7 2.1 3.3.实验方法实验方法 采用体表画线法进行实验。测试前,测试人员需要经过统一的培训,能够熟练、正确地使用测试工具,采用统一的测量标准,将误差控制在允许的范围内。参照 GB/T 16160-2017服装用人体测量的尺寸定义与方法,用笔在被测者的人体关键部位画出各基准线9 10 11,参照图 2,基准线的命名标准见表 4。画线时用笔沿着各基准线在被
18、测试者身上点出等距离的点,然后将点连成线,保证线条粗细一致,清晰不歪斜;被测者要求贴浅色胸贴。使用量角器对受试者的摆臂动作进行调整,以确保动作的一致性。王链 DOI:10.12677/design.2023.82099 813 设计 Table 4.Naming of datum lines 表表 4.基准线命名 横向基准线 名称 纵向基准线 名称 颈根围线 横线 1 前中线 纵线 A 肩长线 横线 2 颈根外侧点向下与腰围线相交的线 B(交点为腰围线上 AC 的中点)纵线 B 肩围线 横线 3 胸峰线 纵线 C 背宽线及延伸到前身的线 横线 4 C 与 E 的等平分线 纵线 D 经过两腋下的
19、围线 横线 5 体测线 纵线 E 胸围线 横线 6 E 与 G 的等平分线 纵线 F 下胸围线 横线 7 肩胛线 纵线 G 7 与 9 的等平分线 横线 8 颈根外侧点向下与腰围线相交的线 H(交点为腰围线上 GI 的中点)纵线 H 腰围线 横线 9 后中线 纵线 I 臂根围线 横线 10 手臂前纵线 纵线 J 上臂围 横线 11 手臂后纵线 纵线 K 肘围 横线 12 手臂峰纵线 纵线 L 腕围 横线 13 手臂下纵线 纵线 M (a)前、后身体表测量线 (b)手臂体表测量线 注:为了区分前、后身体测线 E,前身体测线命名为 E-1,后身体测线命名为 E-2 Figure 2.Upper l
20、imb table measurement line 图图 2.上肢体表测量线 两条线的交点,以纵向线+横向线的方式来命名,例如前中线 A 与颈根围线 1 的交点命名为 A1,胸峰线 C 与胸围线 6 的交点命名为 C6。较特殊的点为三条线的交点,前身与后身各有两个。前身中,一点为颈根围线 1、肩长线 2 与 B 的交点,命名为 B2,另一点为肩长线 2、肩围线 3 与体测线 E 的交点,命名为 E3;后身中,一点为颈围线 1、肩长线 2 与 H 的交点,命名为 H2,另一点为肩长线 2、肩围线 3 与体测线 E 的交点,与前身的 E3 重合,故直接命名为 E3。在温度为(25 2),相对湿度
21、为(65%2%)的恒温恒湿实验室内进行实验,受试者适应环境后,采用体表画线先测静态站立时网格线的数据,然后依次测量 6 种动态姿势网格线的数据并记录。王链 DOI:10.12677/design.2023.82099 814 设计 3.4.数据测量与处理数据测量与处理 测量静态人体尺寸时,受试者保持直立,测量时,软尺不可紧贴皮肤,读取数据时视线垂直于刻度线。对受试者每个部位测量三次取平均值,确保误差控制在允许的范围内。采用连续读数的方法测量纵、横向各部位长度,计算公式如公式(1)所示()1nnnLXX+=(1)式中:nL纵向某部位的线段长度,cm;()1nX+第 n+1 个测量点到基准点的距离
22、,cm;nX第 n 个测量点到基准点的距离,cm。皮肤形变率的计算用公式(2):00100%LLKL=(2)式中:K 0 表示拉伸,K 0 表示收缩;L 表示实验动作下,标记点之间的长度,L0为静态动作下标记点之间的长度。4.实验结果分析实验结果分析 可靠性分析是反映项目稳定性和可靠性的有效方法。5名受试者的测量数据采用spss软件的Kronbach A Method 系数进行信度分析,系数为 0.972,表明测量数据信度高,信度强。4.1.不同姿态下的人体体表分析不同姿态下的人体体表分析 4.1.1.前身体表分析前身体表分析 前身对应 6 种活动姿态下各部位的尺寸平均变化率如图 3 所示。如
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