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基于仿真碰撞實(shí)驗(yàn)的防護(hù)性滑板服設(shè)計

2024-12-05 00:00:00周海玲李月汪卓俊
武漢紡織大學(xué)學(xué)報 2024年6期

摘要:為了應(yīng)對當(dāng)前市面上滑板服裝在防護(hù)性方面的不足,并強(qiáng)化滑板運(yùn)動員在運(yùn)動中的安全保護(hù),文章致力于開展防護(hù)功能性滑板服的設(shè)計和研究。首先,通過詳盡的問卷調(diào)查,深入分析了滑板運(yùn)動中的關(guān)鍵技巧動作及運(yùn)動員易受傷的部位?;谶@些數(shù)據(jù),設(shè)計圍繞機(jī)能防護(hù)、運(yùn)動舒適性和個性展現(xiàn)三個核心要素展開,重點(diǎn)為手肘、背部、臀部和膝蓋設(shè)計了可拆卸式的防護(hù)裝置。同時,為了提高穿著者的舒適度,采用了舒適透氣的面料,并在褲裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計上增強(qiáng)了整體靈活性。在材料選擇方面,文章采用了LS-DYNA仿真程序?qū)Σ煌姆雷o(hù)材料進(jìn)行了詳細(xì)的模擬測試。經(jīng)過嚴(yán)格的仿真實(shí)驗(yàn),成功篩選出了在防護(hù)減震吸能效果上最為優(yōu)異的材料。最后,通過對實(shí)際制作的防護(hù)滑板服裝進(jìn)行舒適性真人穿著評測,綜合考量了防護(hù)性能和穿著舒適性,得出了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、功能性優(yōu)異的滑板服設(shè)計方案。文章的成果不僅在滑板服裝設(shè)計上提供了新的視角,還通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計的實(shí)用性和有效性,為未來滑板運(yùn)動的防護(hù)裝備設(shè)計提供了重要的參考。

關(guān)鍵詞:運(yùn)動防護(hù);滑板服;可拆卸設(shè)計;Ls-dyna模擬;功能服裝

中圖分類號::TS941.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:2095-414X(2024)06-0044-09

0引言

隨著滑板運(yùn)動于2020年東京奧運(yùn)會首次被列為正式比賽項(xiàng)目,并在2028年奧運(yùn)會中繼續(xù)保持其項(xiàng)目地位,滑板已逐漸成為奧林匹克運(yùn)動會的永久性比賽項(xiàng)目。因此,引發(fā)了全球范圍內(nèi)對于滑板運(yùn)動的廣泛關(guān)注。尤其在中國,滑板運(yùn)動的參與者數(shù)量持續(xù)增長,然而相較于國際滑板愛好者群體,中國當(dāng)前的滑板運(yùn)動參與者數(shù)量尚不足120萬,這表明該項(xiàng)運(yùn)動在中國仍處于起步階段[1]。同時,目前市場上的滑板防護(hù)裝備普遍存在一些明顯的缺陷。首先,現(xiàn)有的滑板防護(hù)裝備在材料選擇方面往往缺乏創(chuàng)新。多數(shù)產(chǎn)品雖然能提供基本的保護(hù),但在吸震性、透氣性和靈活性方面的表現(xiàn)不盡人意。許多滑板服裝在設(shè)計時過分強(qiáng)調(diào)時尚元素,而忽視了運(yùn)動員在進(jìn)行高強(qiáng)度活動時的實(shí)際需求。這些服裝雖然外觀吸引人,但在透氣性、吸濕排汗能力和運(yùn)動靈活性方面往往不足。這不僅會影響運(yùn)動員的表現(xiàn),還可能導(dǎo)致身體不適,比如過熱或皮膚刺激。這種材料的限制導(dǎo)致裝備在保護(hù)運(yùn)動員免受撞擊和摔傷方面的效果有限,尤其是在高級別的競技滑板中。其次,設(shè)計上的缺陷也是一個重要問題。許多滑板防護(hù)裝備忽視了人體工程學(xué)原則,結(jié)果是運(yùn)動員在穿著時感覺束縛,影響運(yùn)動表現(xiàn)。例如,市面上一些護(hù)膝和護(hù)肘的設(shè)計過于笨重,限制了運(yùn)動員的活動范圍。此外,石睿[2]在滑板褲裝結(jié)構(gòu)方面的研究是一個值得注意的進(jìn)步,他對傳統(tǒng)滑板褲進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,增加了保護(hù)區(qū)域和強(qiáng)化關(guān)鍵部位的材料。然而,這項(xiàng)研究側(cè)重于褲裝結(jié)構(gòu)的改進(jìn),而在材料創(chuàng)新和整體防護(hù)方案方面仍有待深入。最后,耐用性也是一個關(guān)鍵問題。由于滑板運(yùn)動本身的劇烈性,服裝易于磨損和損壞。市場上的許多產(chǎn)品在使用幾個月后就會出現(xiàn)褪色、破損或變形的問題,這不僅增加了消費(fèi)者的重復(fù)購買成本,也反映了在材料選擇和制作工藝方面的不足。

綜上所述,目前市場上的滑板服裝在舒適度、耐用性和防護(hù)性方面存在顯著問題。雖然滑板防護(hù)裝備在提供基本保護(hù)方面發(fā)揮了作用,但在材料創(chuàng)新、設(shè)計優(yōu)化和全面防護(hù)方面仍存在顯著不足。這些缺陷不僅限制了運(yùn)動員的運(yùn)動成績,而且在高強(qiáng)度和高風(fēng)險的滑板運(yùn)動中,可能無法提供足夠的安全保障。這些問題的存在限制了滑板服裝的功能性,影響了運(yùn)動員的整體表現(xiàn)和運(yùn)動體驗(yàn)。因此本文從防護(hù)性能和舒適度方面對滑板服裝進(jìn)行設(shè)計,增強(qiáng)滑板服裝整體的防護(hù)性能并將舒適度納入考量范圍。

1滑板運(yùn)動及損傷部位分析

在滑板運(yùn)動中,執(zhí)行障礙滑行、360°旋轉(zhuǎn)、180°轉(zhuǎn)向豚跳(180 Ollie)以及豚跳(Ollie)等高難度動作,對滑板運(yùn)動員的技術(shù)水平和肌肉核心穩(wěn)定性提出了較高的要求。當(dāng)前,中國滑板運(yùn)動尚未發(fā)展成規(guī)?;w系,相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)體制還不夠完善,同時對于初學(xué)者來說,場館的難度設(shè)定較高,構(gòu)成了一定的進(jìn)入門檻[4]。在實(shí)際滑板運(yùn)動過程中,滑手面對未佩戴防護(hù)裝備且摔倒時,常見的自我保護(hù)動作包括利用身體慣性翻滾,通過背部和臀部的接觸來緩沖和減輕與硬物的直接碰撞。特別是在碗池比賽中,選手在失誤時通常采取將身體重心前移,并以跪倒的姿勢降低受傷風(fēng)險。由于膝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,它在遭受外部沖擊時極易受傷。如圖1所示,髕骨作為骨骼關(guān)節(jié)連接的關(guān)鍵部分,在膝蓋觸地摔倒時,由于兩條拉伸的肌肉無法有效限制髕骨的運(yùn)動,導(dǎo)致髕骨大范圍移動并撞擊受損[7]。事實(shí)上,膝蓋部位的摔傷中,有高達(dá)89%的受傷發(fā)生在髕骨[11]。此外,運(yùn)動員在翻轉(zhuǎn)下落時,如果核心力量不穩(wěn)定,可能導(dǎo)致落地姿勢不當(dāng),進(jìn)而增加膝關(guān)節(jié)韌帶扭傷的風(fēng)險。無論是專業(yè)的滑板賽手還是普通愛好者,他們都面臨著滑板運(yùn)動中的傷害風(fēng)險??赡茉庥鲕浗M織挫傷、關(guān)節(jié)扭傷、肌肉韌帶拉傷以及關(guān)節(jié)脫位等多種傷害,極端情況下甚至可能發(fā)生骨折[2]。

2防護(hù)服裝的整體設(shè)計

本文通過對滑手群體的實(shí)際狀況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研分析,并結(jié)合早期的相關(guān)研究,對滑板防護(hù)服裝進(jìn)行了綜合設(shè)計。調(diào)研對象主要為19~24歲的大學(xué)生男性滑板愛好者。總共發(fā)放了66份問卷,其中有效樣本為63份。調(diào)研內(nèi)容涵蓋了受訪者的個人信息、滑板運(yùn)動中的損傷部位和程度,以及對防護(hù)服裝的具體需求。

如圖2在收集到的數(shù)據(jù)分析中,我們重點(diǎn)關(guān)注了與防護(hù)性能相關(guān)的信息,包括運(yùn)動著地部位的頻率、受傷的嚴(yán)重程度以及需要重點(diǎn)防護(hù)的部位。基于調(diào)研數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)在滑板運(yùn)動中,由于滑板動作的特點(diǎn),膝蓋、手肘及手腕的摔傷程度較為嚴(yán)重。同時,臀部在滑板動作失誤導(dǎo)致的翻滾過程中,以減少其他身體部位損傷的同時,增加了著地的頻率。在關(guān)于滑手運(yùn)動摔傷程度的調(diào)查中,大多數(shù)受傷程度屬于“比較疼痛”階段,占比為42.86%,其次是“疼痛伴隨皮外傷”,占比為25.4%。而“稍微疼痛”和“傷筋動骨”的情況分別占20.63%和11.11%。

如圖3盡管“比較疼痛”階段占比較多,但同時也不應(yīng)忽視“傷筋動骨”所占的比例。在滑板服的防護(hù)性能數(shù)據(jù)排序中,安全性是最被重視的因素,其次是舒適性和吸濕透氣性。在護(hù)具類型的調(diào)查中,93.65%的滑手偏好可拆卸型護(hù)具。影響滑板動作的因素調(diào)查顯示,褲裝襠部彈性不足的問題占比高達(dá)84.13%。在款式方面,滑手們更偏好休閑風(fēng)和Hiphop風(fēng)格。

在本文中,滑板防護(hù)服的整體設(shè)計理念以機(jī)能防護(hù)為主,同時兼顧運(yùn)動舒適性,采用透氣吸濕的面料,并結(jié)合可拆卸的防護(hù)結(jié)構(gòu)。在上衣的設(shè)計中,保持寬松的版型以避免結(jié)構(gòu)上的調(diào)整,而在褲裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,進(jìn)行了優(yōu)化以提高運(yùn)動時的舒適度。此外,款式方面,定位于休閑寬松風(fēng)格,并融入風(fēng)格化LOGO設(shè)計。

服裝面料的選用上,采用了具有吸濕透氣性能的織物。特別地,在褲裝的關(guān)鍵部位,即襠部延伸至小腿內(nèi)側(cè)區(qū)域,采用了寬松版型與彈力面料的結(jié)合,旨在改善服裝整體與運(yùn)動過程中動作幅度變化的協(xié)調(diào)性。在如圖4可拆卸部分設(shè)計中,特別增加了手肘、手腕、背部、臀部、膝關(guān)節(jié)和腳踝處的可拆卸防護(hù)裝置。這些材料在關(guān)節(jié)部位受到不當(dāng)沖擊力時,起到緩沖作用,從而減少運(yùn)動過程中的損傷概率,同時確保服裝的整體舒適度和運(yùn)動松量。服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵在于,服裝部位的結(jié)構(gòu)布局、衣服下方的間隙、以及開口設(shè)計,對防護(hù)服裝的舒適性有顯著影響[5]??紤]到滑板運(yùn)動中緩沖、蹬伸與起跳等基本動作會在下肢關(guān)節(jié)處產(chǎn)生伸張力[2],因此在褲裝設(shè)計中,特別強(qiáng)調(diào)了整體的靈活性,尤其是襠部至下肢關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)處理。為了減少滑板運(yùn)動中由于技巧性動作導(dǎo)致的褲裝拉伸,避免意外損傷,褲裝設(shè)計在襠部至小腿區(qū)間進(jìn)行版型優(yōu)化,增加下肢活動空間。結(jié)合休閑和Hip pop風(fēng)格,進(jìn)行外觀設(shè)計,主要采用男性普遍喜愛的黑色調(diào),并在款式上融入拼接設(shè)計。同時,使用反光材料以增加安全警示性和服裝個性。對手肘、背部、膝蓋的防護(hù)設(shè)計以及臀部的減震防護(hù)設(shè)計(圖5)。防護(hù)材料采用隱形的可拆卸內(nèi)填充形式加內(nèi)部綁帶方式增加對具體部位的防護(hù)穩(wěn)定性,同時保持整體服裝美觀度。

3實(shí)驗(yàn)理論分析與碰撞模擬實(shí)驗(yàn)

3.1實(shí)驗(yàn)理論分析

針對所設(shè)計的防護(hù)功能服裝的防護(hù)性能測試方面,前期進(jìn)行了真人模擬碰撞、鉛球下落實(shí)驗(yàn)等方法測試防護(hù)材料性能,但以上實(shí)驗(yàn)方法存在一定的弊端。以上實(shí)驗(yàn)方法無法以更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膮?shù)化形式展現(xiàn)被測材料的防護(hù)數(shù)值及實(shí)驗(yàn)過程,為確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性和測試環(huán)節(jié)的安全性,本研究采用了廣泛應(yīng)用于汽車耐撞性模擬、乘員安全分析、行人保護(hù)分析等領(lǐng)域的顯式仿真程序LS-DYNA進(jìn)行仿真碰撞試驗(yàn)分析,LS-DYNA允許用戶以參數(shù)化的形式定義實(shí)驗(yàn)條件,包括材料屬性、載荷類型和施加方式。這種參數(shù)化的方法提供了高度的可重復(fù)性和可控性,允許研究者在嚴(yán)格控制的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。同時,使用LS-DYNA進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)避免了真人測試中可能存在的安全風(fēng)險和倫理問題。仿真實(shí)驗(yàn)不僅保護(hù)了測試者的安全,也符合科研倫理標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)M設(shè)定旨在模擬滑板運(yùn)動中,滑手從高處摔落時,人體可能遭受的地面沖擊力。實(shí)驗(yàn)中,外部載荷首先施加于骨骼關(guān)節(jié),再通過服裝的防護(hù)系統(tǒng)傳遞,因此防護(hù)服的作用是吸收沖擊力,以保護(hù)關(guān)節(jié)并減輕骨骼的受力[12]。實(shí)驗(yàn)通過觀察球體直接撞擊地面以及在施加防護(hù)材料后的撞擊,分析球體速度、材料吸能變化曲線和球體受力情況,從而篩選出性能更優(yōu)的防護(hù)材料。根據(jù)問卷調(diào)查結(jié)果,滑板運(yùn)動中最常受傷的部位集中在手腕、手肘、臀部和膝蓋,這些區(qū)域通常肌肉脂肪組織較少,骨關(guān)節(jié)在碰撞中更易受傷。實(shí)驗(yàn)中,骨骼防護(hù)被選作測試的對照部位,球體材料參數(shù)被設(shè)置以模擬骨骼。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是參考表中的速度值和損傷程度,以此作為人體損傷的參考標(biāo)準(zhǔn),測試不同防護(hù)材料是否能有效減輕碰撞損傷?;谑忻嫔戏雷o(hù)材料的厚度規(guī)格,實(shí)驗(yàn)設(shè)定了兩種緩沖模型厚度,分別為15mm和20mm(表1)。

材料選擇方面,三元乙丙橡膠發(fā)泡(EPDM),EPDM展示出良好的彈性,即使在極端溫度下也能保持其柔韌性,為穿著者提供舒適性和靈活性。EPDM具有優(yōu)秀的耐熱、耐氧化、耐臭氧以及耐候性,這意味著制成的防護(hù)服裝可以在各種環(huán)境條件下保持性能不變。發(fā)泡聚苯乙烯(EPS),EPS是一種輕質(zhì)材料,具有良好的保溫性能,適合在低溫環(huán)境中提供額外的保暖效果。相比其他高性能材料,EPS成本較低,適合在成本控制較為嚴(yán)格的項(xiàng)目中使用。硬質(zhì)聚氨酯泡沫(PU),硬質(zhì)PU泡沫結(jié)構(gòu)堅固,提供出色的耐磨和耐撕裂性能,適用于要求高強(qiáng)度和耐久性的應(yīng)用場合。PU泡沫具有良好的熱絕緣和聲音絕緣性能,為穿著者提供保溫和隔音的效果。PU泡沫可以根據(jù)需求定制硬度和密度,提供多種應(yīng)用的可能性。綜合考慮材料成本與可獲取性,選取市的仿真實(shí)驗(yàn)樣本材料包括三元乙丙橡膠發(fā)泡(EPDM)、發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)和硬質(zhì)聚氨酯泡沫(PU)。實(shí)驗(yàn)采用了三種不同的速度模式,分別為10m/s、15m/s、20m/s,參考表1中的實(shí)驗(yàn)值,并施加重力加速度9.8m/s2[9]。

3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過對比多組不同速度不同材料在仿真環(huán)境下的防護(hù)材料吸能表現(xiàn)、球體受力參數(shù)、球體沖擊速度變化的數(shù)值曲線,選擇最適合當(dāng)前運(yùn)動防護(hù)的目標(biāo)材料(圖6-圖7)。

3.2.1球體受力分析

如圖8,未施加防護(hù)狀態(tài)下球體以10m/s、15m/s、20m/s撞擊地面直接受力沖擊的大小與波動曲線呈正比,波動曲線隨速度上升變化幅度更曲折,受力峰值隨速度上升降低,但球體總受力時長增加。三種速度下受力峰值分別為119.6KG(1174.48 N)、410.6KG(4028.68 N)、540KG(5292 N)。以上述三個受力峰值作為施加材料后受力變化對比參考值。

根據(jù)圖9和圖10的數(shù)據(jù)分析,可以觀察到施加防護(hù)材料后,球體在各種速度條件下的受力峰值相較于直接碰撞實(shí)驗(yàn)均有所降低。特別地,在20m/s的速度下,使用15mm厚度的EPDM和PU材料后,球體受力峰值表現(xiàn)出較好的性能。如圖10所示,當(dāng)速度為20m/s時,EPDM材料下球體的峰值受力為120.68KG(1206.8N),峰值下降至120.23KG(1202.3N)。相比之下,球體在未施加防護(hù)材料時的受力峰值高達(dá)540KG(5400N),這表明EPDM和PU材料在減少沖擊力方面的性能相近且有效。

進(jìn)一步分析髕骨處受到的沖擊力,發(fā)現(xiàn)其大小為4239N。在此情況下,一名正常的青年男性的膝蓋髕骨并未出現(xiàn)骨骼損傷,這說明膝蓋部位能夠承受的沖擊力在4239N范圍之內(nèi)[6]。施加上述三種材料后的受力區(qū)間均低于4239N,從而證實(shí)了這三種防護(hù)材料具備有效的防護(hù)能力。

在20m/s時球體受力曲線的對比分析顯示,雖然兩種材料在受力峰值的大小上差異不大,但在受力峰值時間上存在差異。例如,使用PU材料時,15mm厚度下的峰值時間為0.000999934秒,而20mm厚度下的峰值時間為0.00139985秒。這一時間差異雖然不大,但基于此結(jié)果,我們可以推斷15mm厚度的防護(hù)墊子在適用性方面表現(xiàn)更為優(yōu)越。

3.2.2速度變化分析

如圖11所示,未添加防護(hù)狀態(tài)下,以10m/s、15m/s、20m/s速度球體撞擊地面的速度變化曲線。在負(fù)方向上以相應(yīng)預(yù)設(shè)速度運(yùn)行后,速度在衰減過程中伴有小幅度變化但總體速度下降趨勢不大。

圖12球體速度變化,施加防護(hù)材料后速度變化曲線平滑說明防護(hù)材料有效減緩了球體沖擊地面的速度起到了良好的緩沖作用。在防護(hù)材料15mm的條件下,球體在施加Eps以10m/s速度運(yùn)行時,最終速度減緩為4.44m/s減速效果在三者中最佳,減速效果為56.6%。而epdm與pu最終速度減緩為6.21m/s和6.57m/s,減速效果為37.9%和34.3%。以三種速度運(yùn)行過程中eps對球體有更明顯的減速能力。圖13以20mm防護(hù)材料進(jìn)行對比試驗(yàn),epdm與pu對球體減速效果與15mm差距不大,epdm減速效果僅為1.85減緩后速度為18.5m/s,pu為1.92最終速度為18.08m/s兩者減速效果較差。Eps材料20mm則表現(xiàn)出更強(qiáng)的減速效果。20m/s最終減震為10.9m/s,使損傷程度由重度骨折將為輕度扭傷具有一定的防護(hù)性能。

3.2.3防護(hù)材料內(nèi)能分析

如圖14和圖15(見下頁)所示,三種速度實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下,eps材料吸收內(nèi)能的效果最強(qiáng),防護(hù)材料通過自身彈塑性變形吸收動能,降低人體受沖擊時組織與器官受到的力。由上述實(shí)驗(yàn)可知防護(hù)材料吸收力的峰值越高降低對人體造成的沖擊力的效果越強(qiáng)。

3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析

本文通過一系列的仿真實(shí)驗(yàn),對所設(shè)計的滑板防護(hù)功能服裝的材料進(jìn)行了全面的測試和分析。實(shí)驗(yàn)過程包括了使用顯式仿真程序LS-DYNA進(jìn)行的碰撞試驗(yàn)分析,以及對不同材料在不同條件下的防護(hù)性能的評估。

在實(shí)驗(yàn)理論分析中,我們通過LS-DYNA模擬了滑板運(yùn)動中運(yùn)動員可能遭受的地面沖擊力,考慮到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性和測試環(huán)節(jié)的安全性。實(shí)驗(yàn)?zāi)M重點(diǎn)關(guān)注了外部載荷對骨骼關(guān)節(jié)的影響以及服裝防護(hù)系統(tǒng)的吸收能力。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析來看,通過對比不同材料在不同速度條件下的表現(xiàn),我們選出了最適合當(dāng)前運(yùn)動防護(hù)的目標(biāo)材料。EPDM和PU在減少沖擊力方面表現(xiàn)出了相似且有效的性能,而EPS則在吸能與減速方面效果更佳。特別是在高速沖擊的條件下,這些材料均顯示出優(yōu)異的性能,能夠顯著降低受到的沖擊力和速度。在對材料內(nèi)能吸收能力的分析中,EPS表現(xiàn)出了最強(qiáng)的吸收效果,有效地通過自身的彈塑性變形來降低人體在沖擊時受到的力。這一點(diǎn)在避免或減輕運(yùn)動員受傷方面至關(guān)重要。

綜上所述,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明EPDM和PU材料在抗沖擊力方面表現(xiàn)優(yōu)秀,而EPS在吸能和減速方面更為突出。雖然EPS在某些條件下受到的力稍高于EPDM和PU,但它仍然低于膝蓋所能承受的最大沖擊力,確保了膝蓋部位的損傷程度處于安全范圍內(nèi)。此外,基于材料厚度的測試結(jié)果,15mm厚度的材料被選為最適合防護(hù)服裝的標(biāo)準(zhǔn)。這些發(fā)現(xiàn)對于指導(dǎo)未來滑板防護(hù)服裝的設(shè)計和材料選擇具有重要的實(shí)際意義。

4舒適性穿著測試

制作滑板服并針對前期調(diào)查對象進(jìn)行相關(guān)受試者穿著測試,對服裝舒適、美觀度進(jìn)行主觀評價,如圖16、圖17。

本文采用心理學(xué)評價標(biāo)尺對服裝進(jìn)行主觀性評價,旨在定義可供數(shù)理統(tǒng)計分析的等級數(shù)值[10]。評價過程涉及6名受試者,專注于測試服裝的舒適度,包括壓力感知、熱濕傳遞性能及接觸感受等方面。鑒于樣衣設(shè)計中護(hù)具具有可拆卸特性,實(shí)驗(yàn)分為兩組進(jìn)行:一組為放置護(hù)具狀態(tài),另一組為未放置護(hù)具狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)測試包括靜止站立、前弓步拉伸、原地抬腿以及正常走路等動作。在6名受試者完成上述實(shí)驗(yàn)后,通過統(tǒng)計同一心理量表指標(biāo)上6人的分值平均值來進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,未放置護(hù)具狀態(tài)下的評分普遍高于4分,表明其作為日常服裝的接受度較高。相較之下,放置護(hù)具狀態(tài)下的壓迫感和束縛感評分較低,暗示綁帶的加入可能導(dǎo)致一定程度的不適。然而,悶熱感和柔軟感的評分均值仍大于3分,處于可接受范圍內(nèi)。對于樣衣的穿著美觀度,無論是否佩戴護(hù)具,評分均值都超過3分,表明服裝整體造型符合受試者的接受標(biāo)準(zhǔn)。盡管放置護(hù)具后的整體美觀度略低于未放置護(hù)具的狀態(tài),這可能歸因于防護(hù)材料在外觀上的突出,但總體美觀度仍在可接受范圍之內(nèi)。綜合考慮樣衣的整體評分,穿著舒適性和穿著美觀性各占評價標(biāo)準(zhǔn)的一半。相比之下,未放置護(hù)具狀態(tài)的評分普遍高于放置護(hù)具的狀態(tài)。在穿著配備15mm厚護(hù)具的樣衣時,這兩方面的評分均超過3分,表明該防護(hù)性能樣衣在實(shí)用性和受眾接受度方面表現(xiàn)良好,兼顧了防護(hù)性與舒適性。

5結(jié)語

本文的滑板服設(shè)計項(xiàng)目,通過綜合分析、材料測試和用戶評估,展示了一種全面的方法論,旨在為滑板運(yùn)動提供更高水平的安全保護(hù)。研究強(qiáng)調(diào)了在設(shè)計防護(hù)服裝時,科學(xué)性和實(shí)用性的重要性。通過LS-DYNA仿真軟件的使用,不僅能夠科學(xué)地選擇最合適的材料,還能夠確保這些材料能夠在實(shí)際應(yīng)用中提供有效的保護(hù)。同時,重視服裝設(shè)計的舒適性和靈活性,確保運(yùn)動員在進(jìn)行高強(qiáng)度運(yùn)動時不會受到限制。

本文的一個關(guān)鍵創(chuàng)新是引入了可拆卸護(hù)具的概念。這種設(shè)計增加了服裝的靈活性,使運(yùn)動員可以根據(jù)個人需要和特定活動的風(fēng)險水平,自主選擇穿著護(hù)具的部位。這不僅提高了防護(hù)服裝的實(shí)用性,還增強(qiáng)了其市場吸引力。

綜上所述,本研究不僅為滑板服裝的設(shè)計提供了新的思路,而且其方法論可被應(yīng)用于其他體育運(yùn)動防護(hù)裝備的設(shè)計和優(yōu)化。我們的研究證明,通過科學(xué)的方法和用戶參與的設(shè)計過程,可以有效地平衡運(yùn)動防護(hù)裝備的安全性、舒適性和靈活性,從而促進(jìn)運(yùn)動領(lǐng)域的安全和創(chuàng)新發(fā)展。

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Collision Based on Simulation Experiment of Protective Skateboard Clothing Design

ZHOU Hailing,LI Yue,WANG Zhuojun

(1.School of Fashion Design,Wuhan Textile University,Wuhan Hubei 430200,China;2.Wuhan Textile and Garment Digital Engineering Technology Research Center,Wuhan Hubei 430200,China)

Abstract:To address the current deficiencies in the protective aspects of skateboard apparel available on the market,and to enhance the safe-ty of skateboarders during their activity,this study is dedicated to the design and research of protective functional skateboard clothing.Ini-tially,through comprehensive questionnaire surveys,we conducted an in-depth analysis of the key skills and movements in skateboarding,as well as the areas where athletes are most prone to injuries.Based on these data,our design revolves around three core elements:function-al protection,comfort during movement,and personal expression.Special emphasis was placed on designing removable protective devices for the elbows,back,buttocks,and knees.Moreover,to enhance the wearer's comfort,we utilized breathable,comfortable fabrics and en-hanced the overall flexibility in the design of the trousers.In terms of materialselection,this study employed the LS-DYNA simulation pro-gram for detailed testing and simulation of various protective materials.Through rigorous simulation experiments,we successfully identified materials with superior protective,shock-absorbing,and energy-absorbing effects.Finally,by conducting comfort evaluations on actual skateboard protective clothing with human wear tests,we took into consideration both protective performance and wearing comfort,which lead to a scientifically rigorous and functionally superior skateboard clothing design scheme.The outcomes of this research not only provide a new perspective in skateboard apparel design,but also empirically validate the practicality and effectiveness of the design,offering signifi-cant references for the future design of protective gear in skateboarding.

Keywords:sports protective;skateboard clothing;detachable design;Ls-dyna simulation;functional clothing

(責(zé)任編輯:李強(qiáng))

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