不同拉伸彈性表征指標(biāo)的文胸肩帶壓力預(yù)測(cè)比較

李昕， 于曉坤

(1. 西安工程大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，陜西 西安 710048；2. 東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海 200051)

女性文胸肩帶作為貼體服裝之一，近年來受到人們的重視[1]，而肩帶作為文胸的重要組成部分，其最主要的作用是提拉乳房[2]。穿著肩帶時(shí)，人體與肩帶的動(dòng)態(tài)接觸使肩帶高彈性材料作用于人體上，肩帶以形變和相對(duì)位移來滿足人體體表的變化，在與人體接觸的部位產(chǎn)生拉伸、壓縮、剪切、彎曲等內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力垂直方向分解作用于人體表面，使人體感到肩帶壓力。過大或過小的肩帶壓力都會(huì)產(chǎn)生不適和不合理現(xiàn)象[3]，影響女性日常生活，所以了解肩帶壓力影響因素及其相互關(guān)系是提高文胸穿著舒適度的必要途徑。

在著裝狀態(tài)下，體表與服裝動(dòng)態(tài)接觸過程所產(chǎn)生的垂直作用于體表的壓力，即人體感受到的服裝壓，這種壓力會(huì)導(dǎo)致肌膚變形，刺激皮膚深處的壓覺點(diǎn)，產(chǎn)生壓迫感[4]。影響肩帶服裝壓的因素有人體體表曲率、動(dòng)作和姿勢(shì)的改變、服裝材料的服用性能等。其中服用性能中的拉伸彈性，尤其是彈性織物的拉伸彈性與彈性織物服裝壓的關(guān)系已被廣泛討論。李巧蓮[5]對(duì)滌/氨面料和棉/氨面料的研究發(fā)現(xiàn)：在相同伸長(zhǎng)率下，滌/氨面料的彈性回復(fù)率均比棉/氨面料大，但棉/氨面料的服裝壓大于滌/氨面料，說明針織服裝壓與彈性回復(fù)率呈反比例關(guān)系。姚遠(yuǎn)[6]對(duì)23種具有代表性的不同組織、成分結(jié)構(gòu)的日常彈性針織面料進(jìn)行研究，得出其縱向的彈性回復(fù)率與服裝壓呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，彈性針織面料壓力衰減率與面料的縱橫向彈性回復(fù)率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。丁雪梅等[7]研究8種氨綸高彈經(jīng)編針織束褲得出：束褲臀腹部服裝壓與面料縱橫向單次拉伸回復(fù)率、5次拉伸回復(fù)率之間存在顯著的線性正相關(guān)關(guān)系。

上述研究將服裝壓與彈性織物拉伸彈性等物理機(jī)械性能聯(lián)系起來，為文胸肩帶這一特殊彈性織物服裝壓的預(yù)測(cè)指明了方向。通過學(xué)者已有的研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)，彈性織物服裝壓與拉伸彈性關(guān)系密切，特別是彈性織物單次彈性回復(fù)率與服裝壓顯著相關(guān)。文胸肩帶作為特殊的彈性織物，可利用不同伸長(zhǎng)率下的彈性回復(fù)率對(duì)其壓力進(jìn)行預(yù)測(cè)。另外根據(jù)服裝壓產(chǎn)生機(jī)理，束縛壓是服裝壓的主要組成部分，是由于面料變形產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而對(duì)人體接觸部位形成束縛力，導(dǎo)致穿衣者受到服裝的壓力[8]。而松弛強(qiáng)力能夠表征織物拉伸停置一段時(shí)間后的內(nèi)應(yīng)力，與束縛壓的產(chǎn)生有著直接關(guān)系，故文胸肩帶的服裝壓與松弛強(qiáng)力也應(yīng)有密切關(guān)系。文中選取7種具有代表性的氨綸/乳膠絲交織肩帶，通過單次定伸長(zhǎng)拉伸彈性和人臺(tái)著裝客觀壓力實(shí)驗(yàn)，探討和對(duì)比文胸肩帶服裝壓與彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力的相關(guān)關(guān)系，為文胸肩帶壓力預(yù)測(cè)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1文胸 發(fā)放250份關(guān)于上海地區(qū)青年女性文胸穿著情況的調(diào)查問卷，收回248份有效問卷，利用SPSS分析軟件得出文胸號(hào)型75B在上海地區(qū)青年女性中最常見。走訪市場(chǎng)，確定霞黛芳系列中的一款文胸。具體規(guī)格參數(shù)為：75B、雙肩平行式(圍帶為三排扣)、3/4罩杯、肩帶可拆卸、普通耳部造型(耳部位置既不靠外，又不靠?jī)?nèi))、普通厚度、不定型模杯，肩帶扣為0，8，9字扣，無特殊肩帶扣。文胸規(guī)格參數(shù)見表1。

表1 文胸規(guī)格參數(shù)

1.1.2文胸肩帶 為使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有代表性和市場(chǎng)覆蓋性，肩帶試樣選擇范圍應(yīng)廣泛，不同肩帶拉伸性能差異越大越好。走訪市場(chǎng)，選取不同價(jià)位、不同寬度，手工拉伸時(shí)表現(xiàn)出不同拉伸性能的7種由錦綸/乳膠絲制成的肩帶作為試樣。另外為排除同種肩帶之間的差異，減小實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差，每種肩帶取4根進(jìn)行4次獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)，因此共準(zhǔn)備28根肩帶試樣。測(cè)量時(shí)，將所有肩帶試樣裁剪為100 mm的原始長(zhǎng)度，其后將肩帶拉伸到不能再伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度，此時(shí)肩帶長(zhǎng)與原長(zhǎng)的比值即為伸度。文胸肩帶試樣規(guī)格參數(shù)見表2。

表2 文胸肩帶試樣規(guī)格參數(shù)

1.1.3儀器 INSTRON-3365萬能電子強(qiáng)力儀，英斯特朗上海材料試驗(yàn)機(jī)公司制造；AMI3037S-5氣囊式傳感器，日本AMI公司制造。

1.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

為排除人體差異帶來數(shù)理統(tǒng)計(jì)的不便，根據(jù)樣衣號(hào)型選擇奉邦75B專業(yè)內(nèi)衣人臺(tái)(帶腿)進(jìn)行客觀壓力實(shí)驗(yàn)，內(nèi)衣人臺(tái)規(guī)格參數(shù)見表3。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)其標(biāo)注基礎(chǔ)線，以便精確找到測(cè)量點(diǎn)位置。參照劉詠梅[9]《服裝立體裁剪》中的標(biāo)注方法，用東華原型2008修訂版對(duì)內(nèi)衣人臺(tái)的基礎(chǔ)線進(jìn)行標(biāo)注，標(biāo)注內(nèi)容包括胸圍線、肩線、前后中心線、背寬線。

表3 內(nèi)衣人臺(tái)規(guī)格參數(shù)

注：乳房高度為SNP點(diǎn)(側(cè)頸點(diǎn))到BP點(diǎn)(乳點(diǎn))的直線距離。

1.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇

1.3.1壓力測(cè)量點(diǎn)的選取 張文斌等[10]對(duì)肩部骨骼結(jié)構(gòu)有以下闡述:當(dāng)人體穿著肩帶時(shí)，肩帶會(huì)經(jīng)過鎖骨、肩胛骨等肩部重要骨骼。人臺(tái)沒有骨骼點(diǎn)，所以應(yīng)模擬人體骨骼點(diǎn)位置，在人臺(tái)對(duì)應(yīng)處進(jìn)行測(cè)量選擇。實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇左側(cè)肩帶經(jīng)過的5個(gè)點(diǎn)A1～A5，各點(diǎn)所受壓力分別為P1～P5。人臺(tái)各點(diǎn)分布如圖1所示，各測(cè)量點(diǎn)說明見表4。

圖1 人臺(tái)各點(diǎn)示意Fig.1 Test points on the model form

測(cè)量點(diǎn)人臺(tái)、人體對(duì)應(yīng)部位A1帶身與罩杯連接點(diǎn)A2帶身與肩線交點(diǎn)A3帶身與背寬線交點(diǎn)A4帶身與肩胛骨下方交點(diǎn)A5帶身與圍帶連接點(diǎn)

1.3.2肩帶經(jīng)向伸長(zhǎng)率水平選取 李巧蓮等[11]指出：在低應(yīng)力和控制彈性的織物材質(zhì)下，伸長(zhǎng)率增大，服裝壓也隨之增大。因此根據(jù)肩帶使用情況，確定經(jīng)向定伸長(zhǎng)水平為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)重點(diǎn)。文中選取了12位胸圍為75B的大四學(xué)生進(jìn)行肩帶著裝伸長(zhǎng)率最大值測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：盡管受試者體型之間有一定差異，但人體所能承受的經(jīng)向最大伸長(zhǎng)率均不高于30%。因此在人臺(tái)著裝壓力實(shí)驗(yàn)中所選取的最大伸長(zhǎng)率為30%。結(jié)合實(shí)驗(yàn)需要以及穿著肩帶的實(shí)際拉伸變形，確定實(shí)驗(yàn)的伸長(zhǎng)率水平分別為10%，20%，30%。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1定伸長(zhǎng)單次拉伸回復(fù)實(shí)驗(yàn) 定伸長(zhǎng)單次拉伸回復(fù)實(shí)驗(yàn)參照FZ/T 60021—1996《織帶產(chǎn)品物理機(jī)械性能試驗(yàn)方法》執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)前將肩帶試樣在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下平衡24 h；實(shí)驗(yàn)時(shí)校正儀器，將試樣肩帶沿經(jīng)向無擠壓、無拉伸地平整緊固在夾持器內(nèi)，握距為100 mm；開動(dòng)INSTRON-3365萬能電子強(qiáng)力儀，施加0.1 N的預(yù)加張力(初始位置為L(zhǎng)0)，以100 mm/min的速度拉伸至預(yù)定伸長(zhǎng)率(10%，20%，30%，此時(shí)肩帶長(zhǎng)度為L(zhǎng)1)，停置30 s后，內(nèi)應(yīng)力為松弛強(qiáng)力T；再以100 mm/min的速度回到起點(diǎn)，停置1 min，加0.1 N的預(yù)加張力，此時(shí)肩帶長(zhǎng)度L2；記錄實(shí)驗(yàn)儀器輸出的單次彈性回復(fù)率ε和松弛強(qiáng)力T。單次拉伸彈性回復(fù)率ε計(jì)算公式為

(1)

1.4.2人臺(tái)著裝客觀壓力實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)在溫度為(23±2)℃、相對(duì)濕度(68±5)%的室內(nèi)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)使用定伸長(zhǎng)單次拉伸彈性實(shí)驗(yàn)肩帶試樣，但是兩個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)間隔48 h以上。按照隨機(jī)實(shí)驗(yàn)順序依次穿上肩帶，利用AMI3037S-5氣囊式傳感器對(duì)不同伸長(zhǎng)率下的肩帶壓力進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量前記錄初始?jí)毫χ担瑴y(cè)量時(shí)人臺(tái)要保持平衡，測(cè)量時(shí)間為30 s。測(cè)量完一根肩帶后將文胸復(fù)位并換上下一根肩帶繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)際肩帶對(duì)人臺(tái)的壓力計(jì)算公式為

(2)

式中：P為肩帶對(duì)人臺(tái)壓力(kPa)；Pi為每秒測(cè)量壓力數(shù)值(kPa)；t為測(cè)量時(shí)間(s)；P0為氣囊初始?jí)毫χ?kPa)。

2 結(jié)果與討論

相關(guān)分析是研究?jī)蓚€(gè)變量之間相關(guān)關(guān)系的一種常用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。利用SPSS軟件對(duì)肩帶各點(diǎn)服裝壓與肩帶彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力的平均值進(jìn)行相關(guān)關(guān)系分析，對(duì)比其散點(diǎn)圖、相關(guān)系數(shù)的差異，分析用肩帶彈性回復(fù)率以及用松弛強(qiáng)力預(yù)測(cè)肩帶各點(diǎn)壓力的優(yōu)劣，為今后肩帶壓力的預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。

2.1 相關(guān)分析前數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

2.1.1重復(fù)實(shí)驗(yàn)方差齊性檢驗(yàn) 利用方差齊性檢驗(yàn)判斷4次獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)組中測(cè)量數(shù)據(jù)是否有明顯差異[12]。1#肩帶方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果見表5。Sig.值均大于顯著性水平α(0.05)，則可認(rèn)為4次重復(fù)測(cè)量的方差相等，沒有明顯差異。同理可以將其他種類肩帶的4次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有種類肩帶的4次重復(fù)實(shí)驗(yàn)方差均無明顯差異。因此可以將4次重復(fù)測(cè)量求平均值，利用平均值討論肩帶壓力值與彈性回復(fù)松弛強(qiáng)力相關(guān)關(guān)系，減少數(shù)據(jù)波動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)平均值統(tǒng)計(jì)見表6。

表5 1#肩帶方差齊性檢驗(yàn)

表6 肩帶彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力和各點(diǎn)壓力測(cè)量平均值

2.1.2肩帶試樣斷裂比功單因素方差分析 為說明所選肩帶材質(zhì)的差異性較大、適用范圍較廣，將斷裂比功與肩帶種類進(jìn)行單因素方差分析。斷裂比功相當(dāng)于單位體積或質(zhì)量織物拉伸至斷裂時(shí)所吸收的能量，織物的這種能量越大，則越牢固。斷裂比功與實(shí)際穿著牢度趨勢(shì)一致,因此能夠全面反映織物的內(nèi)在工藝質(zhì)量。斷裂比功的計(jì)算方法有兩種，即斷裂功與體積或質(zhì)量的比值。文中討論的是單位體積的斷裂比功。

不同肩帶斷裂比功的多重比較情況見表7，用S-N-K法劃分?jǐn)嗔驯裙Φ南嗨菩宰蛹姳?。由表7和表8可以看出，3#，6#肩帶的斷裂比功與其他肩帶差異較大，所以單獨(dú)各劃為一組。剩下的肩帶雖然被劃分為兩組，但差異顯著性水平較低，只有0.159，0.149，表明這兩組肩帶仍有被細(xì)分的趨勢(shì)。根據(jù)斷裂比功和手工拉伸感受，可將肩帶進(jìn)一步分為5類。因此可以看出，所選肩帶材質(zhì)差異較大，涵蓋市場(chǎng)范圍較廣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定適用性。

表7 不同肩帶斷裂比功多重比較

注：*表示方差在顯著性水平0.05下顯著差異。

表8 斷裂比功相似性子集

2.2 相關(guān)關(guān)系分析

2.2.1彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力與肩帶壓力散點(diǎn)分布

利用Minitab繪制彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力與人臺(tái)各點(diǎn)壓力的散點(diǎn)圖，粗略探究變量間的相關(guān)關(guān)系。彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力與人臺(tái)各點(diǎn)壓力的散點(diǎn)分布情況如圖2、圖3所示。由圖2和圖3可以看出,除A1點(diǎn)外，各點(diǎn)壓力與彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力有著較強(qiáng)的線性正相關(guān)關(guān)系。對(duì)比圖2、圖3可以看出,松弛強(qiáng)力與肩帶壓力的線性擬合度高于彈性回復(fù)率與服裝壓的擬合度。但僅從散點(diǎn)圖無法量化判斷變量之間相關(guān)關(guān)系的顯著程度，所以還需借助相關(guān)系數(shù)判定。

圖2 彈性回復(fù)率與人臺(tái)各點(diǎn)壓力的散點(diǎn)分布Fig.2 Scatter diagram between elastic recovery and the pressure of test points on the model form

圖3 松弛強(qiáng)力與人臺(tái)各點(diǎn)壓力散點(diǎn)分布Fig.3 Scatter diagram between relaxation strength and the pressure of test points on the model form

2.2.2彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力與肩帶壓力相關(guān)系數(shù)

彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力與人臺(tái)各點(diǎn)壓力相關(guān)分析情況見表9、表10。由表9、表10可以看出：

1)A1點(diǎn)(帶身與罩杯連接點(diǎn))壓力與彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力相關(guān)關(guān)系不顯著，這和散點(diǎn)圖的判斷一致。造成這一結(jié)果的主要原因有兩個(gè)：①人臺(tái)由硬質(zhì)材料構(gòu)成，沒有彈性，所以在接觸時(shí)A1點(diǎn)有可能出現(xiàn)懸空狀態(tài)，造成測(cè)量值比真實(shí)值小。②A1點(diǎn)是肩帶與罩杯的連接點(diǎn)，位置固定，而文胸耳部在受到不同肩帶拉伸力時(shí)，連接點(diǎn)的位置會(huì)升高或降低，A1點(diǎn)就會(huì)被肩帶扣或者罩杯耳部壓住，造成測(cè)量值比真實(shí)值大。因此A1點(diǎn)服裝壓與彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力相關(guān)關(guān)系不顯著。

2)A2～A5點(diǎn)均與彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力有顯著線性正相關(guān)關(guān)系，其中A2點(diǎn)(帶身與肩線交點(diǎn))壓力與拉伸彈性指標(biāo)相關(guān)程度最高。而彈性回復(fù)率與人臺(tái)各點(diǎn)壓力的相關(guān)系數(shù)均低于松弛強(qiáng)力與人臺(tái)各點(diǎn)壓力的相關(guān)系數(shù)，說明就文胸肩帶而言，松弛強(qiáng)力與肩帶壓力的關(guān)系較彈性回復(fù)率與之的關(guān)系更為密切，因此利用松弛強(qiáng)力能更好地表征肩帶本身材料的拉伸彈性性能與服裝壓之間的關(guān)系，即利用松弛強(qiáng)力能更好預(yù)測(cè)肩帶產(chǎn)生的服裝壓。

表9彈性回復(fù)率與人臺(tái)各點(diǎn)壓力相關(guān)分析

Tab.9Correlationmatrixbetweenelasticrecoveryandthepressureoftestpointsonthemodelform

測(cè)量點(diǎn)壓力彈性回復(fù)率Pearson相關(guān)系數(shù)r假設(shè)檢驗(yàn)P值(雙尾)P1/kPa0．0450．880P2/kPa0．737??0．000P3/kPa0．643??0．002P4/kPa0．625??0．002P5/kPa0．585??0．005

注：**表示相關(guān)系數(shù)在0.01顯著水平下顯著。

表10松弛強(qiáng)力與人臺(tái)各點(diǎn)壓力相關(guān)分析

Tab.10Correlationmatrixbetweenrelaxationstrengthandthepressureoftestpointsonthemodelform

測(cè)量點(diǎn)壓力松弛強(qiáng)力Pearson相關(guān)系數(shù)r假設(shè)檢驗(yàn)P值(雙尾)P1/kPa0．4120．064P2/kPa0．941??0．000P3/kPa0．912??0．000P4/kPa0．846??0．000P5/kPa0．825??0．000

注：**表示相關(guān)系數(shù)在0.01顯著水平下顯著。

2.3 影響散點(diǎn)圖擬合程度和相關(guān)系數(shù)差異的原因

由散點(diǎn)圖和相關(guān)系數(shù)可得出，相比彈性回復(fù)率，松弛強(qiáng)力與肩帶服裝壓的相關(guān)關(guān)系更為顯著。造成這一現(xiàn)象的原因有以下兩點(diǎn)：

1)根據(jù)服裝壓產(chǎn)生的機(jī)理，束縛壓是其主要構(gòu)成部分。束縛壓是服裝在拉伸時(shí)內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的對(duì)人體束縛的壓力，而松弛強(qiáng)力表征肩帶拉伸停置一段時(shí)間后拉伸內(nèi)應(yīng)力的大小，所以與服裝壓產(chǎn)生有著密切的相關(guān)關(guān)系。彈性回復(fù)率是評(píng)價(jià)織物彈性好壞的指標(biāo)，與服裝壓的產(chǎn)生并無直接關(guān)系，因此導(dǎo)致彈性回復(fù)率與服裝壓的散點(diǎn)圖擬合程度、相關(guān)系數(shù)不如松弛強(qiáng)力與服裝壓的關(guān)系顯著。

2)伸長(zhǎng)率水平的影響。不同伸長(zhǎng)率對(duì)彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力、服裝壓方差分析情況見表11。通過對(duì)不同伸長(zhǎng)率下彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力的方差分析，發(fā)現(xiàn)不同伸長(zhǎng)率水平對(duì)松弛強(qiáng)力的影響較大，而對(duì)彈性回復(fù)率影響較小。由表11可以看出，伸長(zhǎng)率對(duì)大部分肩帶服裝壓有顯著影響。伸長(zhǎng)率對(duì)松弛強(qiáng)力影響較大，因而與服裝壓的相關(guān)性高，而彈性回復(fù)率受伸長(zhǎng)率的影響相對(duì)較弱，造成與肩帶壓力相關(guān)性低。

表11 不同伸長(zhǎng)率下彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力、服裝壓方差分析

3 結(jié)語(yǔ)

通過肩帶各點(diǎn)壓力與單次彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力的散點(diǎn)圖擬合程度、相關(guān)系數(shù)的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)除了帶身與文胸罩杯連接點(diǎn)以外，肩帶彈性回復(fù)率、松弛強(qiáng)力與服裝壓之間均有著較強(qiáng)的線性正相關(guān)關(guān)系。但從散點(diǎn)圖的擬合程度和相關(guān)系數(shù)可以得出，相對(duì)于彈性回復(fù)率，松弛強(qiáng)力能更好地預(yù)測(cè)肩帶壓力。這是因?yàn)樗沙趶?qiáng)力受內(nèi)應(yīng)力作用，與服裝壓的產(chǎn)生關(guān)系密切，且受伸長(zhǎng)率水平影響，松弛強(qiáng)力與服裝壓的相關(guān)關(guān)系較彈性回復(fù)率顯著，松弛強(qiáng)力能更好地預(yù)測(cè)肩帶壓力。文中結(jié)論也為今后企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中提高肩帶壓力舒適性能提供一定的理論依據(jù)。

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