針織面料松量預(yù)測的實驗研究

程 哲庫茨米切夫維克多吳 昊李 月

(1.武漢紡織大學(xué)服裝學(xué)院，湖北武漢430073；2.伊萬諾沃州理工大學(xué)紡織學(xué)院，俄羅斯)

針織面料松量預(yù)測的實驗研究

程 哲1庫茨米切夫維克多2吳 昊1李 月1

(1.武漢紡織大學(xué)服裝學(xué)院，湖北武漢430073；2.伊萬諾沃州理工大學(xué)紡織學(xué)院，俄羅斯)

通過先前的實驗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立了“人體-面料”系統(tǒng)，運用FlexiForce傳感器在男人體上進行測試，以及KES-FB1系統(tǒng)測試。分析最大壓力、面料張力指標(biāo)和面料的拉伸度的所有結(jié)果。最終，通過這些指數(shù)關(guān)系建立數(shù)學(xué)方程模型，為男式內(nèi)衣設(shè)計的面料選擇及松量大小提供了選擇依據(jù)與手段。

針織面料；男式內(nèi)衣；KES-FB1；張力；松量

研究的目的是要解決主觀（消費者的感覺和選擇）和客觀（壓力和面料參數(shù)）之間的關(guān)系。先前的實驗已經(jīng)取得了由面料壓縮變形的最大值松量和內(nèi)衣對男人體的最大壓力值[1-2]。目前，男式內(nèi)衣舒適性這一領(lǐng)域的研究在國內(nèi)外都有局限[3-6]，通常只關(guān)注不同款式的紙樣設(shè)計，毋庸置疑，少的理論分析將不利于改善男性內(nèi)衣的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，就會給男性內(nèi)衣行業(yè)的發(fā)展帶來的障礙。

按個體差異和身體部位不同，使人體感覺不舒服的服裝壓力介于5.88～9.8kPa，這與皮膚表面的毛細血管的血壓相近；而舒適的服裝壓力范圍為1.196～3.192kPa[7]。而本實驗早期得出壓力區(qū)間為0～2.11kPa。

1 實驗方案

1.1 實驗對象

測量15位23～26歲之間的標(biāo)準(zhǔn)男體，平均身高為170.2cm、胸圍 88.7cm、腰圍 75.2cm、低腰圍78.4cm、臀圍91.9cm。對以下人體部位測量：大臂、小臂、自然腰圍（最細處）、腰帶圍（臍下4cm）、大腿（襠水平線）和小腿，均為圓或橢圓的表面。這些選定的部分屬于不同內(nèi)衣的覆蓋領(lǐng)域（緊身褲、緊身體恤、內(nèi)褲等）。實驗面料成份如表1所示。

表1 實驗面料成分

樣品面料由KES-FB1織物風(fēng)格評價系統(tǒng)（拉伸與剪切）縱向和橫向測試。選擇FB1測試是由于面料實驗變形的過程與內(nèi)衣穿著測試變形具有相似性。內(nèi)衣穿著時受到的張力是由于兩個方向的動態(tài)影響，而剪切應(yīng)變產(chǎn)生于以下兩個因素：1）人體不同部位之間的銜接影響（臀部-大腿，小腹-大腿等）；2）不同圍度差（腰部和臀部）的影響。圖1中展示了面料拉伸與剪切的測試。

圖1 -a 針織面料的自動測量變形圖：張力實驗

圖1 -b 針織面料的自動測量變形圖：剪切應(yīng)變實驗

圖1-a中可以看到縱軸張力的增加和橫軸面料的拉伸度；剪切應(yīng)變實驗：經(jīng)紗（右上）和緯紗（左下，圖1-b）。圖1-a的曲線“拉伸度-張力”，有兩個線性部分，起始拉伸和收縮回復(fù)；圖1-b“拉伸度-剪切”整體則接近直線性。

1.2 實驗結(jié)果分析

所有面料樣本的KES-FB1張力測試，經(jīng)SPSS分析其曲線規(guī)律，合并重繪制后的6個面料樣本曲線如圖2所示。拉伸度的范圍參照對人體壓力實驗時的面料松量值。實驗得出平均最大松量（Emax）為15.8%～18.3%[8]，所以在面料中的拉伸度應(yīng)根據(jù)此值來衡量，參照5%～20%，5%以下面料張力與壓力值較小，面料超過20%為最大拉伸度。

可以看到圖4中的張力曲線，在11%之前，各曲線變化不大而且相接近，但在17%之后曲線相互分離，有明顯的變化。在11%之后：M2的變化非常明顯；M4也與M1、M5、M6分離；M1、M5、M6的變化始終相似；M3則始終接近穩(wěn)定的直線。在15%的拉伸度時：面料M2所需65cN/cm和面料的M6所需31.3cN/cm。且面料對軟組織的壓力和面料拉伸度成正比。

圖2 “張力-拉伸度”測試

表2 “張力-拉伸度”之間的相關(guān)系數(shù)

通過張力值的研究可以得到張力 F(11)到F(20)有較大的差值，而且張力值增長很快。此外，在F(14)時與張力具有很高的相關(guān)系數(shù)，F(xiàn)(11)、F(17)其次（表2）。

2 預(yù)測方程

2.1 預(yù)測方程的建立

預(yù)測面料壓力以面料的拉伸和剪切性能：“原始數(shù)據(jù)（表3）”和“選取數(shù)值”為指標(biāo)。這些指標(biāo)與“人體-面料”系統(tǒng)指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)如表3所示。

表3 織物風(fēng)格評價指數(shù)

表4 面料屬性和“人體-面料”系統(tǒng)之間的相關(guān)性

表4表明，指數(shù)（max和壓縮能力指數(shù)p）、張力與面料參數(shù)之間，只有一組數(shù)值的相關(guān)性最高，max為拉伸度在15.8%～18.3%下的張力（46.45～81.05cN/cm）。由KES-FB1測得的原始數(shù)據(jù)，相關(guān)系數(shù)較低，不顯著。

因此選擇相關(guān)度較高的11、14，及最大拉伸度（實驗面料在人體的平均最大拉伸度為17.4%）17%下，面料壓力預(yù)測方程的線性模型：

是面料張力 下的壓力值（單位：kPa）； 、 、 分別是在拉伸度11%、14% 17%時，拉伸面料所需的張力cN/cm。

方程預(yù)測的最大壓力和壓縮能力指數(shù)，對人體所有部位有著相對的適用性，可得到方程：Fmax為面料在儀器KES-FB1上的測試中延伸至17%；weft為面料緯向。由方程C p=Emax/Pmax及（5）可獲得檢查設(shè)計松量（ ）值的公式：

2.2 預(yù)測方程的檢驗

預(yù)測壓力的方程，是為了省去“人體試穿評價”這一過程，是一個新的面料評估模式和標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)測人體是否舒適或控制在不舒適范圍下。此方程可以用于設(shè)計緊身（壓力較大的）男式內(nèi)衣。

如，儀器KES-FB1下測量面料拉伸到17%時的張力Fmax為67cN/cm，可計算出壓力數(shù)值Pmax為1.968kPa，然后計算內(nèi)衣設(shè)計的最大松量值（ ）應(yīng)≤17.02%；另一面料張力Fmax為93cN/cm，Pmax為2.072kPa，最大松量值設(shè)計（ ）應(yīng)≤15.23%。

3 結(jié)論與展望

面料主要的選擇標(biāo)準(zhǔn)是以實現(xiàn)舒適壓力，并被實驗者接受由面料壓力和面料張力產(chǎn)生的對人體的效果。在傳統(tǒng)意義上，男式內(nèi)衣設(shè)計僅考慮面料的單軸拉伸能力和各項力學(xué)性能指標(biāo)。因此，面料的選擇方程的研究，為男式內(nèi)衣的設(shè)計提供了重要的手段與參考。

使用儀器KES-FB1獲得面料力學(xué)數(shù)據(jù)，得出某面料在固定拉伸下可產(chǎn)生最大壓力值及最大（不舒適）可設(shè)計松量，從而確定設(shè)計松量的范圍，符合內(nèi)衣舒適度研究的發(fā)展。在下一步的研究將包括更多數(shù)量男人體樣本，更多的針織面料，以提高預(yù)測方程的準(zhǔn)確度。

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Experimental Study on Ease Prediction of Knitted Fabrics

CHENG Zhe KUZMICHEV V. WU Hao LI Yue
(1.School of Fashion,Wuhan Textile University,Wuhan Hubei,430073,China; 2.School of Textiles,Ivanovsky State Polytechnic University,Russia)

Based on previous research data,a body-material system has been established.The Flexi Force sensor has been used to test the male body and KES-FB1 system.This paper analyzes the results of maximum pressure,tension and elongation of fabrics.Finally,the mathematical equation model has been built based on theindexrelationship,whichprovides thefoundationandmeansforthefabricsselectionofmen'sunderwear and the ease.

knitted materials;men's underwear;KES-FB1;tension;ease

TS941.6

B

1674-2346(2015)01-0027-04

(責(zé)任編輯 竺小恩)

2014－09－10

程哲，男，碩士研究生。研究方向：服裝結(jié)構(gòu)與舒適度