运动文胸的运动舒适性研究与设计

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女性在运动时乳房会因重力和惯性作用产生振动,这会引起乳房不适和疼痛感,严重的会导致乳房软组织受伤。运动文胸一般由弹性材料制成,它能支撑固定乳房并减小晃动。乳房振动会引起文胸材料拉伸产生压缩而减小位移振动,同时这也会带来对乳房压力问题。不同材料和结构的文胸设计会对乳房产生不同程度的支撑效果。本课题通过对乳房动态位移和压力的测试,研究了文胸的压力舒适性和位移舒适性的评价方法,结合文胸材料的力学性能探讨运动文胸的设计要素。本研究选取6位文胸号型为75B的女大学生作为受试者,通过纵跳和跑步两种运动方式,评价了四种穿着状态,不穿文胸No bra,穿着普通文胸bra A和运动文胸bra B(包括有罩杯衬垫材料的bra C和无衬垫材料的bra NC)。使用vicon运动分析系统测量了左乳房五个标记点相对于大地的三维绝对坐标(GCS),通过空间坐标转化得到一个虚拟原点在乳房内部的相对坐标(BCS),得到乳房相对于骨骼的相对位移;同时还使用气囊式压力测试仪测量乳房五个测试点的动静态压力变化,分析了压力与动态位移的影响因素。文胸材料力学性能(包括面料和罩杯衬垫材料)进行了双向拉伸和厚度压缩测试,讨论了这些力学性能在文胸设计中的应用。通过分析相对位移变化和压力波动,结合材料的力学性能,得到结果如下。(1)裸体垂直方向的位移变化最大(高达60mm),前后和左右方向的位移变化相对较小(低于30mm),而跑步中左右方向比前后方向位移变化大;穿着文胸支撑了乳房并明显减小了乳房的位移振动(垂直方向位移减少高达45mm),而带罩杯衬垫材料的运动文胸效果最为明显。(2)穿着文胸时,乳点下约5cm处的静态压力最大(最高可达1.4k Pa),乳点上约5cm处的静态压力最小(低于0.95k Pa);穿着有罩杯衬垫材料运动文胸整体压力明显增大,比无衬垫运动文胸的压力增加0.2k Pa左右;乳房动态压力由于位移振动在静态压力基础上显著增加,最高增加0.76k Pa。(3)面料和罩杯材料拉伸变形产生的应力是对乳房支撑和压迫的原因,材料弹性模量越大,产生的拉伸应力越大;运动文胸面料的弹性模量大约为2N?m-1,罩杯衬垫材料大约为3N?m-1;运动中乳房对文胸压力会导致衬垫材料厚度方向的压缩,缓冲乳房动态位移,适当增加罩杯材料的可压缩厚度有助于运动文胸的减振作用。
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