第44卷第3期2023年3月纺织学报JournalofTextileResearchVol.44,No.3Mar.,2023DOI:10.13475/j.fzxb.20211204306基于跑步动作肌纤维主动力仿真的下肢皮肤形变表征张龙琳1,2,石茜1,3,张敏1,3,周莉1,3,李新荣4(1.西南大学蚕桑纺织与生物质科学学院,重庆400715;2.纺织服装产业互联网研究院,北京100036;3.重庆市生物质纤维材料与现代纺织工程技术研究中心,重庆400715;4.天津工业大学机械工程学院,天津300387)摘要为探究跑步运动时女性下肢肌肉、皮肤形变与服装运动功能性之间的关系,通过生物力学仿真系统对周期跑步运动人体下肢肌肉的肌纤维主动力进行分析,选取肌纤维主动力均值明显的肌肉,将其峰值所在的时间帧对应的动作作为关键帧动作,并使用手持式三维扫描仪对关键帧动作的下肢皮肤进行扫描;综合左右半身的皮肤形变情况,分析不同动作的下肢皮肤形变数据差异性,同时对比动静态人体模型展开的细分曲面。研究发现:臀围到中腿围区域的体后侧、臀围至大腿围区域的体前侧的变化幅度最大,膝关节附近区域变化幅度较大,其它区域变化不明显。本文研究可为相关裤装结构设计与研究提供参考。关键词跑步动作;生物力学仿真;肌纤维主动力;皮肤形变;模型细分曲面;运动服装中图分类号:TS941.17文献标志码:A收稿日期:2021-12-20修回日期:2022-10-30基金项目:国家重点研发计划项目(2018YFB1308801);重庆市教委科学技术项目(KJQN202100219);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(SWU221002)第一作者:张龙琳(1976—),男,副教授。主要研究方向为服装基础理论研究与智能应用。E-mail:myfashionworks@163.com。运动状态的皮肤表面变化规律对于紧身功能服服装结构设计影响显著。国内在生物力学与服装学的应用结合上起步较晚,已有的服装与生物力学结合的相关研究主要关注于穿着功能服状态下如何更科学地保护人体不受伤害[1-3],仅少数学者在功能服结构方面考虑人体生物力学特性的影响[4-5]。在动作分解中关键帧的判断上,尤其是与服装相关研究方面,多数学者[6-8]利用动作幅度及类似方法进行动作分解。将计算机模拟仿真获得的生物力学特性用于动作分解,是一种快速有效的动作分解方法,有利于深刻理解人体与运动的关系。骆顺华等[5]以肌肉激活程度的最值情况来判定关键动作,利用一个运动周期内的运动骨骼肌仿真结果进行动作分解,考虑了肌肉特性对皮肤形变的影响。OpenSim是斯坦福大学Delp等开发的一款开源软件平台[9],可用于创建和更改骨骼肌肉系统的计算机模型,并进行相应的运动...
