CN115640728A - 一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法，包括：通过非接触式扫描仪获取人体全身的点云数据；对所述点云数据进行处理，得到人体胸部模型的曲面模型；根据所述曲面模型生成胸部实体模型，利用该胸部实体模型构建乳房‑躯干共节点模型；构建人体胸部有限元模型；根据人体胸部曲面模型生成运动文胸曲面模型；获取运动文胸的密度、弹性模量和泊松比；将动作捕捉设备和压力传感设备采集到的人体特征点数据作为有限元计算的约束条件进行求解运算，得到人体胸部及乳房的应力应变和位移值，根据该应力应变和位移值获得乳房及人体胸部的压力及位移云图。该方法能准确预测穿着运动文胸运动时乳房压力及位移变化情况。
Description
技术领域
本发明属于服装技术领域，特别涉及一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法。
背景技术
女性乳房是身体上唯一没有骨骼或肌肉强有力支撑的器官，运动过程中，乳房所受到的冲击量往往远高于日常状态，因为“脚-地面”循环往复的高冲击力施加在乳房上，意味着高内能作为动能转移，从而引起乳房强烈振动，导致女性乳房不适，甚至一系列乳腺疾病，严重影响乳房健康。研究表明，佩戴合适的运动文胸能够有效地减少乳房振动，从而舒缓运动过程中乳房疼痛，这就需要对运动过程中运动文胸对乳房振动情况进行研究，从而为运动文胸的设计与开发提供参考依据。
乳房组织柔软且为黏弹性材料，乳房各处的脂肪组织与皮肤厚度具有差异，运动呈非线性，越来越多的科研人员采用动作捕捉设备同时采集乳房上多个位置处的空间坐标，通过获取乳房相对躯干的位移来评价运动文胸的防振功能性。但是标记点间若距离较近则会存在光干扰，影响测量结果。所以，在实验过程中，只能使用较少的标记点同步观测乳房，因此影响了测试精度。此外，单个摄像机只能捕捉乳房在平面内的运动，乳房的空间运动则需要多台摄像机同步拍摄，导致实验调试步骤复杂，成本亦较高。相机性能诸如分辨率、帧数以及场地面积等都限制了这类实验的开展。
中国发明专利公开号CN101393580A公开了一种三维“人体-服装”接触力学仿真分析系统，采用线框建模方法建立人体几何模型，并实现三维初始服装构造，并采用有限元仿真求解模块完成“人体-服装”接触力学仿真。其采用的人模是由软件产生并简化得到的，人体是采用线框建模方法建立的几何模型，并不能还原真实人体；其次，该系统通过图形化的方法对人模和衣服进行仿真结果着色，较为麻烦。
中国发明专利公开号CN 113361180A公开了一种运动状态下运动文胸穿着受力状态分析方法，运用参数化方法获取人体曲面片模型，只是对具有特征性的围度进行尺寸测量，并不能真实地还原人体整体尺寸，其次，加载人体运动的条件过于复杂，开展较为费时费力费脑，且该方法将乳房与躯干单独分割，无法保证模型间力和位移的有效传递。
中国发明专利公开号CN111563334A公开了一种预测文胸穿着过程中压力分布的方法，通过扫描软体假人模特建立有限元模型，较好地还原模型的真实性，预测运动文胸穿着过程中对乳房的压力及位移情况的影响，但并没有涉及到人体运动时的乳房振动情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法，能够预测运动过程中运动文胸对乳房的应力应变及位移变化情况。
为此，本发明采用以下技术方案：
一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法，包括以下步骤：
S1，通过非接触式扫描仪获取人体全身的点云数据；
S2，对S1获得的人体全身的点云数据进行处理，截取需要构建胸部模型的点云数据并进行预处理，得到人体胸部模型的曲面模型；
S3，根据S2获得的人体胸部的曲面模型生成胸部实体模型，利用该胸部实体模型构建乳房-躯干共节点模型；
S4，构建人体胸部有限元模型；
S5，根据S2获得的人体胸部曲面模型生成运动文胸曲面模型；
S6，获取运动文胸的密度、弹性模量和泊松比；
S7，将动作捕捉设备和压力传感设备采集到的人体特征点数据作为有限元计算的约束条件进行求解运算，得到人体胸部及乳房的应力应变和位移值，根据该应力应变和位移值获得乳房及人体胸部的压力及位移云图。
其中，步骤S2包括以下分步骤：
S2.1，将S1中获取的点云数据保存为.STL格式，导入到逆向建模软件中，对点云数据进行删除非连接项、删除体外弧点、去除噪点、去除支撑物操作，并降低由扫描仪、扫描环境等客观因素引起的噪点；
S2.2，将S2.1去噪点后的云数据进行曲率采样、修补操作，最后将点云数据封装为三角形面片；
S2.3，将S2.2得到的三角形面片进行截取，选取颈椎点以下、腰围线以上以及与胸部1/2处持平的胳膊以上的区域；
S2.4，将S2.3得到的三角面片模型进行简化、松弛、删除钉状物、去除特征、填充孔、以及平面裁剪操作，生成光滑的人体胸部模型；
S2.5，对S2.4生成的人体胸部模型进行精确曲面处理，通过探测轮廓线、构建规则的曲面片、构造格栅和拟合曲面操作，生成完整的人体胸部曲面模型。
步骤S3包括以下分步骤：
S3.1，以S2获得人体胸部曲面模型为裁剪对象，利用平面裁剪工具对齐模型的前中心线处进行平面截面，删除所选择的平面，得到1/2人体胸部曲面模型；
S3.2，将S3.1得到的1/2胸部曲面模型进行镜像处理，获得以前中心线生成的左右对称的人体胸部曲面模型；
S3.3，将S3.2得到的左右对称的人体胸部曲面模型导入到UG NX中，运用缝合工具将人体胸部曲面模型生成人体胸部实体模型；
S3.4，将S3.3得到的人体胸部实体模型保存为.x-t格式的实体模型后，将此格式模型导入到ANSYS DM，结合人体解剖学，利用slice工具进行乳房与躯干的分割，将乳房以外的躯干所有部位利用布尔运算进行连结，并利用From new part生成乳房-躯干共节点模型。
步骤S4包括以下分步骤：
S4.1，通过绘制人体胸部曲面模型中运动文胸款式特征线，利用曲线裁剪工具裁剪出相对应的运动文胸曲面模型；
S4.2，将S4.1获得的运动文胸曲面模型进行精确曲面处理，构建曲面片，构建格栅生成拟合曲面，得到完整的运动文胸曲面模型。
步骤S6包括以下分步骤：
S6.1，将S3得到的乳房-躯干共节点模型和所述运动文胸曲面模型共同导入UG NX进行统一坐标的装配处理，构建出实体装配模型；
S6.2，对各模型赋予相应的材料参数；
S6.3，将文胸的底围、肩带与人体模型间设置为绑定接触，模拟文胸底围和肩带与人体的紧密贴合；将文胸罩杯和后背与人体的接触定义为摩擦接触，模拟文胸主体与人体间由于相互发生形变产生的摩擦；
S6.4，对各模型进行网格划分，生成有限元模型。
步骤S7包括以下分步骤：
S7.1，选取动作捕捉设备：所述动作捕捉设备采用4个摄像头，采样频率为210Hz，每隔0.0047s实时追踪每个标记点的三维空间坐标；
S7.2，边界条件的获取：实验对象穿着运动鞋、运动裤，绑起头发；实验对象的跳跃高度不超过其头顶以上20cm，采用节拍器控制跳跃速度；实验对象连续跳跃5次；选取胸骨上切迹切点作为躯干参考点，以该点的运动轨迹代表躯干运动轨迹；
S7.3，压力载荷的获取：采集乳头、距离乳头上侧4cm处、距离乳头下侧4cm处、距离乳头内侧4cm处、距离乳头外侧4cm处的五个标记点处运动文胸对乳房的静态压力；受试者保持站立，正常呼吸，进行30s的静态压力采集，经数据处理后得到的平均压力值作为压力载荷输入到有限元软件中；气囊压力感应部件将所感应到的服装压力输入到与之相连的压力传感器的输入端，然后将压力的变化转换为电压的变化，输出相应的测量值。
S7.4，边界条件的施加与求解：运用ANSYS Workbench进行有限元仿真，通过加载躯干三个方向的运动轨迹和罩杯压力载荷实现运动过程中运动文胸对乳房的压力与位移控制，并施加重力，模拟真实受力状态；在分析工况中使用显示动力学分析，选择大变形且实时追踪模型的形变情况，采用显示时间积分方法进行迭代计算；创建分析任务，选取以上创建的载荷条件，分析工况，选取求解后需要输出的压力，位移参数，检查模型无错误后提交运算，计算出乳房的位移变化云图、应力云图、应变云图以及文胸应力云图、文胸应变云图。
优选的是，步骤S7.2中，所述节拍器的节拍为0.54s。步骤S7.3中，采用AMI3037-10气囊式接触压力测试系统采集静态压力。
本发明的穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法，首先利用非接触式三维扫描仪得到人体的点云数据，通过逆向工程软件对人体点云数据进行预处理，生成人体胸部曲面模型和运动文胸曲面模型，将人体胸部的曲面模型通过UG缝合生成实体模型，并通过DM软件中slice构建乳房-躯干共节点模型，统一将乳房-躯干-文胸导入UG构建同坐标系的装配体，进而构建人体胸部及运动文胸的有限元模型。利用动作捕捉设备和压力传感设备采集到的人体特征点数据作为有限元计算的约束条件进行求解运算，得到人体胸部及文胸的应力应变和位移值，从而根据该应力应变和位移值获得乳房及人体胸部的压力及位移云图。
与现有技术相比，采用本发明的预测方法具有以下有益效果：
1)采用本发明的方法采用非接触式三维人体扫描技术可以快速构建出三维人体模型，并结合逆向工程软件和三维实体软件可快速构建出人体的乳房、躯干实体模型以及服装模型，并将其进行一体装配，能够快速、简便地建立人体和服装有限元模型；
2)本发明通过将乳房-躯干构建为共节点模型，能更有效地保证模型间力和位移的有效传递；
3)通过动作捕捉设备和压力传感设备采集到的人体特征点数据作为有限元计算的约束条件，赋予人体模型胸腔、乳房软组织及文胸材料属性，能够更加真实地模拟运动时穿着运动文胸对人体组织的影响情况，从而得到乳房及人体的应力应变以及位移分布情况，达到预测穿着运动文胸运动时乳房压力及位移变化情况的目的；
4)使用该方法可以避免人体实验，将实验风险值降到最小，并且在精度上有一定保证。
附图说明
图1为本发明的一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法的流程图；
图2为本发明实施例的人体全身三维扫描点云图；
图3为本发明实施例的人体胸部拟合曲面图；
图4为本发明实施例的运动文胸拟合曲面图；
图5为本发明实施例的躯干运动轨迹图；
图6为本发明实施例的人体胸部实体模型图；
图7为本发明实施例的躯干-乳房共节点模型图；
图8为本发明实施例的在建模软件UG NX中已处理完毕的躯干-乳房-文胸的装配模型示意图；
图9为本发明实施例的在有限元软件ANSYS中已处理完毕的人体躯干-乳房-文胸网格模型示意图；
图10为本发明实施例的压力测试特征位置示意图；
图11为本发明实施例的求解运算条件的设置示意图；
图12为本发明实施例的乳房位移云图；
图13为本发明实施例的乳房应力云图；
图14为本发明实施例的乳房应变云图；
图15为本发明实施例的运动文胸应力云图；
图16为本发明实施例的运动文胸应变云图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法，该方法的分析流程如图1所示，具体包括如下步骤：
S1，通过非接触式扫描仪对真人实验对象进行扫描，得到人体全身的点云数据，如图2所示；
S2，对S1获得的人体全身的点云数据进行多边形处理，截取需要构建的胸部模型进行精确曲面处理，获得人体胸部模型的曲面模型，如图3所示；
S3，根据S2获得的人体胸部曲面模型生成胸部实体模型，并将此胸部实体模型生成左右对称的胸部模型，如图6所示。最后利用该实体模型构建出人体共节点模型，如图7所示；
S4，根据S3获得的人体胸部曲面模型生成运动文胸曲面模型，如图4所示；
S5，获取运动文胸的密度、弹性模量和泊松比；
S6，构建人体胸部及运动文胸有限元模型，如图9所示；
S7，将动作捕捉设备和压力传感设备采集到的人体特征点数据作为有限元计算的约束条件进行求解运算，从而获得乳房及人体文胸的应力应变及位移云图，如图12-16。
实施例1
选择一位在实验期间均未有月经、怀孕、哺乳及乳房手术等经历，且平时均保持良好的运动习惯的实验对象，结合附图，对本发明的预测方法进行说明。
S1，获取人体点云数据。具体如下：
采用四摄像头非接触式三维人体扫描仪对实验对象基本数据进行采集，得到人体全身的点云数据，如图2所示。扫描时，要求受试者静立在三维人体扫描仪台子上，测量时身体处于静止状态，避免人体晃动产生误差。
S2，对S1获得的人体全身的点云数据进行多边形处理，截取需要构建的胸部模型进行精确曲面处理，获得人体胸部模型的曲面模型。具体如下：
S2.1，将S1中获取的点云数据保存为.STL格式，导入到逆向建模软件中，对点云数据进行删除非连接项、删除体外弧点、去除噪点、去除支撑物操作，并降低由扫描仪、扫描环境等客观因素引起的噪点；
S2.2，将S2.1去噪点后的云数据进行曲率采样、修补等操作，最后将点云数据封装为三角形面片；
S2.3，将S2.2得到的三角形面片进行截取，选取颈椎点以下、腰围线以上以及与胸部1/2处持平的胳膊以上的区域；
S2.4，将S2.3得到的三角面片模型进行简化、松弛、删除钉状物、去除特征、填充孔、以及平面裁剪操作，生成光滑的人体胸部模型；
S2.5，对S2.4生成的人体胸部模型进行精确曲面处理，通过探测轮廓线、构建规则的曲面片、构造格栅和拟合曲面等处理，生成完整的人体胸部曲面模型(NURBS曲面模型)。
S3，人体胸部实体模型的构建及共节点模型的建立：根据S2获得的人体胸部曲面模型生成左右对称的胸部实体模型，如图6所示。最后利用该实体模型构建出人体共节点模型，如图7所示。具体如下：
S3.1，以S2获得人体胸部曲面模型为裁剪对象，利用平面裁剪工具对齐模型的YZ平面(前中心线处)进行平面截面，删除所选择的平面，得到1/2人体胸部曲面模型；
S3.2，将S3.1得到的1/2胸部曲面模型进行镜像处理，打开工具栏中的镜像模型对话框，点击“拾取边界”即可获得以前中心线生成的左右对称的人体胸部曲面模型，如图3所示；
S3.3，将S3.2得到的左右对称的人体胸部曲面模型导入到UG NX中，运用缝合工具将人体胸部曲面模型生成人体胸部实体模型；如图6所示；
S3.4，将S3.3得到的人体胸部实体模型保存为.x-t格式的实体模型后，将此格式模型导入到ANSYS DM，结合人体解剖学，利用slice工具进行乳房与躯干的分割，将乳房以外的躯干所有部位利用布尔运算进行连结，并利用From new part生成人体胸部共节点模型，此时的人体胸部模型包括乳房和躯干两部分，如图7所示；
S4，根据S2获得的人体胸部曲面模型生成运动文胸曲面模型，具体如下：
S4.1，通过绘制人体胸部曲面模型中运动文胸款式特征线，利用曲线裁剪工具裁剪出相对应的运动文胸曲面模型；
S4.2，将S4.1获得的运动文胸曲面模型进行精确曲面处理，构建曲面片，构建格栅生成拟合曲面，得到完整的运动文胸曲面模型，如图4所示。
S5，获取运动文胸的密度、弹性模量和泊松比，如表2所示。具体如下：
S5.1，材料的选取：选取的是李宁中强度运动文胸(面料成分为82％的锦纶，18％的氨纶)作为本发明的运动文胸研究用材料。
S5.2，获取运动文胸面料的密度。利用YG(B)141D数字式织物厚度仪，测量文胸的织物厚度。利用电子天平称量一定面积的织物的质量，通过物理计算，得到运动文胸面料的密度。
S5.3，获取运动文胸面料的弹性模量。采用DMA850动态热机械分析仪来对面料试样的力学性能进行测试，根据应力和应变计算其弹性模量。用最小二乘法将数据拟合为应力-应变直线，计算出其相关系数，若大于0.97，则认为该直线的斜率即为弹性模量，每种试样测量三次取平均值。
S5.4，获取运动文胸面料泊松比。采用YG026D型多功能电子织物强力机。每种材料测试3次，分别测量拉伸后的横向和轴向应变值，并代入公式ν＝εX/εY进行计算(ν表示泊松比，εX表示横向应变，εY表示轴向应变)，求取平均值。
S6，构建人体胸部及运动文胸有限元模型。具体如下：
S6.1，为了能够真实地模拟出穿着运动文胸运动时乳房地应力应变及位移的变化，将乳房-躯干共节点模型和运动文胸曲面模型共同导入UG NX进行统一坐标的装配处理，构建出如图8所示的实体装配模型；
S6.2，材料属性的定义对有限元分析中模型仿真具有重要影响，合理的材料设置不仅可以减少模拟计算时间，还可以增加模拟的精确程度，对各模型赋予相应的材料参数，具体参数设置如表1和表2所示；
详细的乳房材料参数见表1，其余的材料参数见表2。
表1乳房材料参数定义
表2其余材料参数定义
对于人体躯干-乳房及人体与运动文胸间的复杂接触关系设置如下表3所示：
表3模型接触设置
即：乳房采用橡胶材料，密度为1000Kg/m3，Mooney-Rivlin系数为C10＝0.91Kpa，C01＝0.90Kpa，C11＝9.25Kpa，C20＝9.80Kpa，C02＝12.72Kpa；躯干的密度为1570Kg/m3，杨氏模量为800KPa，泊松比为0.3；运动文胸的密度为455Kg/m3，弹性模量为298KPa，泊松比为0.25。
S6.3，接触的定义是乳房与文胸有限元模型中的关键内容，合理的接触，才能模拟人体穿着文胸的真实状态。因此，将文胸的底围、肩带与人体模型间设置为绑定接触，模拟文胸底围和肩带与人体的紧密贴合；将文胸罩杯和后背与人体的接触定义为摩擦接触(摩擦系数为0.12)，模拟文胸主体与人体间由于相互发生形变产生的摩擦，具体接触设置如表3所示。
S6.4，对于有限元分析来说，网格划分是其中最关键的一个步骤，很大程度上决定了有限元分析的精度和速度，对各模型进行网格划分，从而生成有限元模型，如图9所示。
S7，将动作捕捉设备和压力传感设备采集到的人体特征点数据作为有限元计算的约束条件进行求解运算，从而获得乳房及人体文胸的应力应变及位移云图，如图12-16。
S7.1，选取动作捕捉设备。动作捕捉设备实验采用CM Tracker系统(MC1300,Shanghai ChingTong Technology Co.,Ltd.,中国)，该系统采用4个摄像头，采样频率为210Hz，每隔0.0047s实时追踪每个标记点的三维空间坐标。
S7.2，边界条件的获取。为保证实验数据的准确性以及实验过程的安全性，要求实验对象穿着运动鞋，运动裤，绑起头发。根据实验对象身高，在离头顶20cm的位置固定一根红绳控制跳跃高度，采用节拍器(110BPM，即节拍为0.54s)控制跳跃速度。实验对象在熟悉跳跃动作后，连续跳跃5次。选取胸骨上切迹切点(Suprasternal Notch，SN)作为躯干参考点，该点的运动轨迹即代表躯干运动轨迹。采集到的胸骨上切迹点的三维坐标数据如下图5所示。
S7.3，压力载荷的获取。采用AMI3037-10气囊式接触压力测试系统(包括气囊型传感器，压力转换器，数据采集器等)采集乳头(NP点)、距离乳头上侧4cm处(UP点)、距离乳头下侧4cm处(LP点)、距离乳头内侧4cm处(IP点)、距离乳头外侧4cm处(OP点)的五个标记点处运动文胸对乳房的静态压力(如图10所示)。受试者保持站立，正常呼吸，进行30s的静态压力采集。经数据处理后得到的平均压力值作为压力载荷输入到有限元软件中。气囊压力感应部件将所感应到的服装压力输入到与之相连的压力传感器的输入端，然后将压力的变化以电压变化的形式体现出来输出相应的测量值。
S7.4，边界条件的施加与求解。运用ANSYS Workbench进行有限元仿真，通过加载躯干三个方向的运动轨迹和罩杯压力载荷来实现运动过程中运动文胸对乳房的压力与位移控制，并施加重力模拟真实受力状态，加载位置及方向如图11所示。在分析工况中使用显示动力学分析，选择大变形且实时追踪模型的形变情况，采用显示时间积分方法(中心差分法)进行迭代计算。创建分析任务，选取以上创建的载荷条件，分析工况，选取求解后需要输出的压力，位移参数，检查模型无错误后进行提交运算。最终计算出乳房的位移变化云图如图12所示，应力云图如图13所示，应变云图如图14所示；文胸应力云图如图15所示，应变云图如图16所示。
通过上述乳房位移云图能够看出在运动过程中乳房的振动情况；通过文胸应力应变能够有效看出文胸-人体之间的相互作用情况，以此可进行面料分区设计指导以及研究文胸款式改变为人体带来的影响。本发明的方法同样有助于后期文胸胸垫以及钢圈加入后的模拟。
Claims (8)
1.一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法，包括以下步骤：
S1，通过非接触式扫描仪获取人体全身的点云数据；
S2，对S1获得的人体全身的点云数据进行处理，截取需要构建胸部模型的点云数据并进行预处理，得到人体胸部模型的曲面模型；
S3，根据S2获得的人体胸部的曲面模型生成胸部实体模型，利用该胸部实体模型构建乳房-躯干共节点模型；
S4，构建人体胸部有限元模型；
S5，根据S2获得的人体胸部曲面模型生成运动文胸曲面模型；
S6，获取运动文胸的密度、弹性模量和泊松比；
S7，将动作捕捉设备和压力传感设备采集到的人体特征点数据作为有限元计算的约束条件进行求解运算，得到人体胸部及乳房的应力应变和位移值，根据该应力应变和位移值获得乳房及人体胸部的压力及位移云图。
2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于：步骤S2中所述胸部模型选取颈椎点以下、腰围线以上以及与胸部1/2处持平的胳膊以上的区域。
3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤S3包括以下分步骤：
S3.1，以S2获得人体胸部曲面模型为裁剪对象，利用平面裁剪工具对齐模型的前中心线处进行平面截面，删除所选择的平面，得到1/2人体胸部曲面模型；
S3.2，将S3.1得到的1/2胸部曲面模型进行镜像处理，获得以前中心线生成的左右对称的人体胸部曲面模型；
S3.3，将S3.2得到的左右对称的人体胸部曲面模型导入到UG NX中，运用缝合工具将人体胸部曲面模型生成人体胸部实体模型；
S3.4，将S3.3得到的人体胸部实体模型保存为.x-t格式的实体模型后，将此格式模型导入到ANSYSDM，结合人体解剖学，利用slice工具进行乳房与躯干的分割，将乳房以外的躯干所有部位利用布尔运算进行连结，并利用From new part生成乳房-躯干共节点模型。
4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤S4包括以下分步骤：
S4.1，通过绘制人体胸部曲面模型中运动文胸款式特征线，利用曲线裁剪工具裁剪出相对应的运动文胸曲面模型；
S4.2，将S4.1获得的运动文胸曲面模型进行精确曲面处理，构建曲面片，构建格栅生成拟合曲面，得到完整的运动文胸曲面模型。
5.根据权利要求4所述的预测方法，其特征在于，步骤S6包括以下分步骤：
S6.1，将S3得到的乳房-躯干共节点模型和所述运动文胸曲面模型共同导入UG NX进行统一坐标的装配处理，构建出实体装配模型；
S6.2，对各模型赋予相应的材料参数；
S6.3，将文胸的底围、肩带与人体模型间设置为绑定接触，模拟文胸底围和肩带与人体的紧密贴合；将文胸罩杯和后背与人体的接触定义为摩擦接触，模拟文胸主体与人体间由于相互发生形变产生的摩擦；
S6.4，对各模型进行网格划分，生成有限元模型。
6.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤S7包括以下分步骤：
S7.1，选取动作捕捉设备：所述动作捕捉设备采用4个摄像头，采样频率为210Hz，每隔0.0047s实时追踪每个标记点的三维空间坐标；
S7.2，边界条件的获取：实验对象穿着运动鞋、运动裤，绑起头发；实验对象的跳跃高度不超过其头顶以上20cm，采用节拍器控制跳跃速度；实验对象连续跳跃5次；选取胸骨上切迹切点作为躯干参考点，以该点的运动轨迹代表躯干运动轨迹；
S7.3，压力载荷的获取：采集乳头、距离乳头上侧4cm处、距离乳头下侧4cm处、距离乳头内侧4cm处、距离乳头外侧4cm处的五个标记点处运动文胸对乳房的静态压力；受试者保持站立，正常呼吸，进行30s的静态压力采集，经数据处理后得到的平均压力值作为压力载荷输入到有限元软件中；气囊压力感应部件将所感应到的服装压力输入到与之相连的压力传感器的输入端，然后将压力的变化转换为电压的变化，输出相应的测量值。
S7.4，边界条件的施加与求解：运用ANSYS Workbench进行有限元仿真，通过加载躯干三个方向的运动轨迹和罩杯压力载荷实现运动过程中运动文胸对乳房的压力与位移控制，并施加重力，模拟真实受力状态；在分析工况中使用显示动力学分析，选择大变形且实时追踪模型的形变情况，采用显示时间积分方法进行迭代计算；创建分析任务，选取以上创建的载荷条件，分析工况，选取求解后需要输出的压力，位移参数，检查模型无错误后提交运算，计算出乳房的位移变化云图、应力云图、应变云图以及文胸应力云图、文胸应变云图。
7.根据权利要求6所述的预测方法，其特征在于：步骤S7.2中，所述节拍器的节拍为0.54s。
8.根据权利要求6所述的预测方法，其特征在于：步骤S7.3中，采用AMI3037-10气囊式接触压力测试系统采集静态压力。
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| CN202211381959.5A CN115640728A (zh) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | 一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN115640728A true CN115640728A (zh) | 2023-01-24 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211381959.5A Pending CN115640728A (zh) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | 一种穿着运动文胸运动时乳房位移的预测方法 |
Country Status (1)
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-
2022
- 2022-11-07 CN CN202211381959.5A patent/CN115640728A/zh active Pending
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