基于腰部关节活动的人体皮肤形变研究_周铭鑫.pdf

辽宁丝绸研究探讨19第 1 期（总 183 期）基于腰部关节活动的人体皮肤形变研究周铭鑫何佳琦（武汉纺织大学服装学院，湖北 武汉 430200）【摘要】为了研究腰关节及其相关部位在不同动作下的皮肤形变，以提高服装动态舒适性和自由度，基于腰关节的运动状态，分别选择日常生活中的几个经常性动作进行腰关节皮肤变化特点及形变率的测试与分析，研究在不同活动状态下的腰关节运动时的皮肤形变差异，根据研究结果结合人体皮肤及关节运动原理解释原因，并提出相关建议。【关键词】腰关节；皮肤形变；分析；运动上衣文献标识码：A文章编号：1671-3389（2023）01-19-03一、人体腰关节腰椎骨、骶骨和两侧的髂骨共同构成了人体腰部的骨骼，这之中最重要的是腰椎，它上接胸椎，下连骶椎，共同构成人体躯干的中轴线，成为人体的支柱。同时，腰椎还肩负着支持骻部和下肢的重任，对身体有缓震、运动、平衡的作用。人体腰部的形态特征呈梯形结构，腰围处最细依次到髋关节处。所以从服装设计的角度去审视人体，人体皮肤在向左右侧弯曲、前后弯曲动作的影响下，腰部位的变化随着弯曲的程度，皮肤有不同程度的滑移。腰脊关节与胸部连接紧密，活动幅度大、范围广，影响上下身连接的纸样设计。所以，在运动机能的结构设计上要多考虑腰脊关节运动的影响。因此，腰脊关节前屈、后仰、侧屈、水平扭转四个方向的动作对于服装的日常穿着来说，收腰过紧的衣服会让人感到不舒适。因此在设计服装时，需要考虑腰部运动区域的放松量。分析运动姿势，研究各种姿势下身体皮肤的变形是设计具有良好适体性功能服装的必要前提。二、皮肤形变测量实验1.实验条件、对象及工具实验条件：室温 2224 度实验对象：选取了 10 名年龄为 20-25 岁的 A 体型在校女大学生，身高为 160-165cm，体脂（BMI 指数）为18-23，均值可作为基础数据分析使用。实验工具：塑料卷尺、水溶性签字笔、有机玻璃直尺、量角器、记录板。2.实验步骤测量人体动态形变的方法有拉伸线法、体表画线法、石膏带法与捺印法等。本实验采用体表画线法，在人体腰关节相应位置确立测量部位并划线，为确保实验姿态完成的准确性及正确掌握腰关节皮肤状态，需要在腰部绘制横纵向线，划分出腰围以下至髋关节的主要结构线，横向分五个横截面，纵向分八面，为后期测量奠定基础。如图 1 所示。3.测量姿态腰部的活动范围较小，经过前期资料查询和预实验测试，选用日常生活中经常做的 4 个动作：1、静态姿势（自然站姿）。2、腰部向左侧弯曲 30。3、腰部向右弯曲30。4、腰部向前俯 30。4.实验过程整个实验过程中，受试者保持直立状态。测量时软尺贴于体表，不可紧压皮肤，且读取数据时视线垂直刻度线。测量人员需进行统一培训，为控制测量误差，每个部位测试 5 次，取平均值，确保测量误差控制在允许范围内。首先测量静态下的数值，测量范围为画线部位的每个交点之间的距离。横轴纵轴分别测量每个交点的长度 5 次，取平均值。由于腰部运动幅度不大，服装的应变表现为滑移、褶皱、延展或限制人体运动，本文根据人体腰关节的运动特点和范围得到人体在日常运动中经常做的动作，以此确定被测者分别呈自然姿态，腰部向左侧弯曲 30、腰部向右弯曲 30、腰部向前俯30这 4 种实验姿势。因皮肤的拉伸程度不同，因此在网格线图上每段的长度都会发生变化，根据静态测量的方式，以此类推，测量 4 种不同状态下得到的相应皮肤拉伸变化的数据。图 1笔者绘制人体形变图辽宁丝绸研究探讨20第 1 期（总 183 期）5.腰关节尺寸伸长率的计算根据下公式计算腰关节皮肤静、动态长度形变率：/%=动态线段长度-静态线段长度静态线段长度100式中：正值表示伸长，负值表示收缩。三、试验结果与分析1.数据分析由试验测得的数据计算得出被测试者在四种不同状态下的腰脊关节皮肤网格数据平均值和皮肤形变率。2.静态姿势数据结果分析在腰围中间围至髋关节围上围度是递增的，在从肚脐前侧长到左侧长是递减的，左侧长到后侧长是递增的。3.向左侧弯腰 30数据结果分析在人体向左侧弯曲 30之后，腰围收缩，中间围到髋关节围呈拉伸状态，前侧长到左前二处于逐步收缩状态，皮肤伸长率呈负增长，左侧长到左后二皮肤也是呈收缩状态，但是收缩状态依次递减，直到后侧长皮肤伸长率达到正值，也就是拉伸状态，是左缩右拉状态。4.右弯腰 30数据结果分析腰围仍处于收缩状态，中间围和髋关节围处于皮肤拉伸状态，皮肤伸长率为正值，但是逐步递减，也就是皮肤伸长率降低。5.前俯 30数据结果分析前俯后的腰围至髋关节围都是处于收缩状态，皮肤伸长率为负值，而且腰围到髋关节围的皮肤收缩逐步减少。6.前腰部向前俯 45数据结果分析前俯后腰围至髋关节围都是处于拉伸状态，皮肤伸长率为正值，而且腰围到髋关节围的皮肤拉伸逐步减少。7.腰部向后仰 30数据结果分析后仰 30之后的腰围至髋关节围都是处于收缩状态，皮肤伸长率为负值，而且腰围到髋关节围的皮肤收缩逐步减少。8.测量结果分析图 2从左往右 步骤一：静态姿势（自然站姿）正面图，背面图，侧面图图 3从左往右 步骤二：腰部向左侧弯曲 30正面图，左侧面图，右侧面图图 4从左往右 步骤三：腰部向右弯曲 30，步骤四：腰部向前俯 30表 1不同运动状态下腰部皮肤变化率测量结果分析表项目测量结果（单位：cm）皮肤伸长率分析（单位：%）静态测量均值左弯腰30均值右弯腰30均值后仰 30均值前俯 30均值前俯 45均值最小尺寸最大尺寸尺寸变化范围左弯腰30皮肤伸长率右弯腰30皮肤伸长率后仰 30皮肤伸长率前俯 30皮肤伸长率前俯 45皮肤伸长率最大伸长率腰围半腰围中间围髋关节围前侧长左前一左前二左侧长左后一左后二后测长62.330.366.573.19.89.89.38.77.5786.362.131.868.173.98.27.86.76.56.16.77.262.130.668.173.98.29.310.210.210.28.1759.43063.872.710.611119.67.16559.930.765.573.17.78.18.99.48.97.96.863.431.166.773.85.86.27.48.59.510.59.659.43063.872.75.86.26.76.56.16563.431.868.173.910.6111110.210.210.59.64.51.94.21.24.84.84.33.84.14.44.6-0.352.41-15.6-19.9-27.2-25.2-18.5-4.614-0.31.12.41-15.6-4.310.618.235.515.511.4-4.7-1.2-4-0.68.612.519.210.6-5.8-13.5-20.3-3.91.2-1.4-0.1-21.3-17.2-4.18.11813.57.91.72.70.40.9-40.4-36.9-19.7-2.125.550.152.4-4.75-41-40.4-36.9-27.2-25.235.550.152.49.数据结果分析从腰部向下至髋关节皮肤伸长率逐步递减，从前侧长到左侧长皮肤伸长率逐步递减。从左侧长到后侧长皮肤伸长率逐步递增，髋关节部位的皮肤伸长率最小，肚脐偏上至腰部位的皮肤伸长率与后背的同等位置皮肤伸长率最大。图 5从左到右 前面体表皮肤变化分析图，后背体表变化分析图，变化率分析图（下转第 48 页）（上接第 20 页）四、结论本文基于腰脊关节前屈、后仰、侧屈、水平扭转四个方向的动作，通过体表描线法，测量了受试者后中线、后侧线、侧缝线、前侧线、前中线各个部位的纵向皮肤形变，并对皮肤变化率与腰脊关节前屈角度进行相关性分析，研究表明：经过试验腰围以下至髋关节这部分，腰脊关节在侧屈 30、水 平扭转 45、后 仰 30这三种极限位置时，全身各部位的纵向皮肤形变率均低于20，体表尺寸较稳定。随着腰脊关节活动角度的增大而增加，其余部位尺寸较稳定。前身腰围到臀围区域在腰脊前屈时皮肤收缩形变最大，腰围至肚脐的横截面这部分的皮肤伸长率也最大，其次是腰部侧面变化率大。髋关节的皮肤伸长率变化小，髋关节起支架作用，支撑衣服。腰部至臀部是由脊椎支撑的，人体姿势与动作的不同，引起人体不同部位附近的体表皮肤发生相应的形变。皮肤的变形量是由于肌肉在运动过程中所引起的，人体在深呼吸以及饭前饭后腰围都发生极大的改变。参考文献1钟敏维.基于云平台的个性化服装设计与应用J.自动化与仪器仪表，2017（11）：101-102.2葛蓓.基于服装工程全渠道营销云系统设计构建J.毛纺科技，2017，45（05）：77-81.3陈于依澜，厉莉，阮艳雯，等.基于云计算的服装流行趋势预测方法J.上海纺织科技，2017，45（06）：19-22.帮和鞋底连裁成一片的虎头鞋。这种虎头鞋相比一片式结构要简单一些，其实就是帮底组合将脚三面包裹加上鞋头而成型。两片式虎头鞋由于接缝较少，其舒适性也很好，而且二片式结构适应性较强，既能做成春夏季的清凉款，也适合做成秋冬季夹棉样式。三片式虎头鞋，是一种将鞋头虎面、鞋帮、鞋底分别裁片的一种虎头鞋结构。相比前两种虎头鞋结构，这种虎头鞋是广泛流行于国内民间的一种虎头鞋结构形式。从现代立体构成的角度来看，三片式结构的虎头鞋最为符合立体造型和人体工学，也是所有虎头鞋中最有型、最上镜、最耐观赏的婴童鞋。四片式虎头鞋，是由鞋头虎面、两片鞋帮和鞋底构成的一种虎头鞋结构。这种虎头鞋的鞋帮由两片对称构成，鞋跟处分缝，分缝处可以装饰虎尾，因而从造型上这种虎头鞋更加接近老虎的形象。但这种虎头鞋对于以睡卧为主的婴幼儿来说，鞋跟缀饰物对舒适性有一定的影响，所以，四片式结构的虎头鞋大多是在婴儿站立、坐起或家长抱着的时候穿着为多，更多突出的是审美性、装饰性。4虎头鞋的图案配色虎头鞋的图案配色主要集中在鞋头虎面部位。图案要体现老虎的凶猛和强悍，眼耳口鼻等部位造型极尽变形和夸张，从抽象的形式中突出吉祥祈愿的象征寓意。在鞋头虎面部位布局上，也有一定的讲究，所谓：吊睛白额虎最凶猛，因此，虎眼要呈现对称状的“斜竖样式”，眼白要白，眼珠要黑，眼梢要吊（上翘）；又所谓：老虎的胡子拔不得，所以虎头鞋上的虎须一定要用一撮白色或五彩色线来模拟装饰。虎口部位的表现南北方有较大差异，江南地区虎头鞋通常是做成口部较小的“闭口虎”，北方民间虎头鞋喜欢做成大嘴吃四方的凶猛的“开口虎”，而且在口部还会表现出虎牙的造型。虎头鞋的色彩搭配常用强烈、鲜艳、明快的大红、大绿、大紫、大黄撞色对比，又以黑、白、金、银等无彩色间隔、协调和统一，以此来整体营造虎头鞋活泼、生动的审美特征。传统民间虎头鞋在选择鞋头虎面的色彩时多用黑色、蓝色、红色等素色面料为底色，白的眼、黑的珠、红的鼻、绿的眉、黄的耳、五彩须等等，加之金银线带的间隔衬托，五彩斑斓的效果很是独特，俨然超越了现代设计中色彩搭配的常规法则，在不同底色的衬托下或端庄静穆，或凶猛强悍，或活泼张扬，或俏丽诙谐，适应着不同家长和不同性别婴儿的穿着需求。现代纺织面料及制成设备的极大丰富，给虎头鞋的设计提供了宽广的空间，色彩搭配及其表现方式进入了一个新时代，大量电脑绣花、嵌线绲边等现代工艺使虎头鞋进入旧瓶装新酒的阶段，同时，为了大批量生产的方便，表现形式的简化直接导致了造型、结构和工艺的一系列简化，古老的虎头鞋展现出不同于手工时代的“时尚化”的崭新样式。5结语综上所述，儿童虎头鞋是我国民间吉祥文化在童装服饰品中典型而形象化的直观体现。研究其形制结构的起源、演变、衍生和南北方制成差异、造型规律，有助于充实服装服饰设计理论，对于了解中华传统优秀服饰品的传承与现代时尚研创应用也有着积极的意义。48辽宁丝绸技术应用第 1 期（总 183 期）