劉鵬林， 王永進(jìn)*，2

(1. 北京服裝學(xué)院 服裝藝術(shù)與工程學(xué)院，北京 100029；2. 361°-北京服裝學(xué)院 高性能運(yùn)動(dòng)服裝設(shè)計(jì)研發(fā)中心，北京 100029)

軟殼沖鋒衣是戶外陸地運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目(如登山、徒步、攀巖等)通常選用的服裝，因其具有柔軟舒適、防風(fēng)防潑水的特點(diǎn)，近年來備受推崇。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是研發(fā)軟殼沖鋒衣的關(guān)鍵，直接影響其穿著舒適性和功能表現(xiàn)[1]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上軟殼沖鋒衣產(chǎn)品結(jié)構(gòu)過于單一，裝袖款式居多。戶外服裝對(duì)運(yùn)動(dòng)舒適性要求較高，相關(guān)的學(xué)術(shù)研究大多集中在對(duì)軟殼面料的研發(fā)[1]，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對(duì)性的研究較少。戶外運(yùn)動(dòng)過程中人體關(guān)節(jié)隨著動(dòng)作發(fā)生變化，導(dǎo)致體表形狀和尺寸相應(yīng)改變[2-3]。因此，文中從人體工學(xué)的角度出發(fā)，采用體表網(wǎng)格畫線法，對(duì)靜態(tài)人體體表尺寸以及模擬戶外登山類運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)下的動(dòng)態(tài)體表尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，從量變和形變兩方面分析體表變化對(duì)軟殼沖鋒衣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，為科學(xué)合理構(gòu)建軟殼沖鋒衣的樣板提供參考依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方案

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

通過體表測(cè)量法分析不同姿勢(shì)下人體體表尺寸變化量與變化率，以及對(duì)軟殼沖鋒衣松量設(shè)置的影響；采用體表觀測(cè)法對(duì)動(dòng)態(tài)姿勢(shì)下體表形變趨勢(shì)、方向進(jìn)行分析，討論其對(duì)分割線設(shè)計(jì)的影響。

1.2 研究對(duì)象

招募6名年齡在22～35歲、身高160±3 cm、胸圍84±3 cm、身體質(zhì)量指數(shù)(Body Mass Index,BMI)在19～23范圍且經(jīng)常進(jìn)行戶外登山運(yùn)動(dòng)的女子作為研究對(duì)象，具體信息見表1。

表1 6名研究對(duì)象信息統(tǒng)計(jì)

注：BMI是衡量肥胖和標(biāo)準(zhǔn)體質(zhì)量的重要指標(biāo)，BMI為體質(zhì)量(kg)與身高(m)平方之比。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1體表測(cè)量法確定測(cè)量標(biāo)記線。依據(jù)ISO 8559—1989《服裝結(jié)構(gòu)和人體測(cè)量：人體尺寸》中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[4-5]，結(jié)合服裝與人體的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位，在體表確定前中線、后中線、胸峰線、肩胛線、體側(cè)線、肩線、前胸寬線、后背寬線、胸圍線等測(cè)量基準(zhǔn)線以及根據(jù)等分點(diǎn)繪制的部分標(biāo)記線，前身自上而下分別記作前橫1～前橫9、自中至側(cè)記作前縱1～前縱5。后身自上而下分別記作后橫1～后橫9，自中至側(cè)記作后縱1～后縱5。手臂確定臂根圍線、臂圍線、肘圍線、腕圍線等測(cè)量基準(zhǔn)線以及根據(jù)等分點(diǎn)繪制的部分標(biāo)記線，自上而下記作臂橫1～臂橫8，手臂以下縱線、前縱線、峰縱線、后縱線作為縱向測(cè)量標(biāo)記線，所有標(biāo)記線形成體表網(wǎng)格，用于采集每個(gè)局部在不同動(dòng)作下的尺寸數(shù)據(jù)。上半身體表畫線示意如圖1所示。

②確定測(cè)量姿態(tài)。通過對(duì)戶外登山類運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的分析，將運(yùn)動(dòng)時(shí)的姿態(tài)提取為以關(guān)節(jié)為軸的不同方向和角度的11個(gè)動(dòng)作姿態(tài)，具體結(jié)果見表2。表2中基本包含了登山類運(yùn)動(dòng)過程中肢體的活動(dòng)范圍。

圖1 上半身體表畫線示意Fig.1 Schemic of the upper part of the body described line

動(dòng)作編號(hào)運(yùn)動(dòng)部位身體姿態(tài)說明姿態(tài)1姿態(tài)2姿態(tài)3姿態(tài)4姿態(tài)5肩部肘部共同參與運(yùn)動(dòng)雙臂抱胸兩臂后交叉30°～45°兩手叉腰雙手抱頭(戴帽子動(dòng)作)手臂前擺90°時(shí)屈肘150°姿態(tài)6姿態(tài)7姿態(tài)8姿態(tài)9肩部運(yùn)動(dòng)上肢外擺135°上肢上舉180°上肢前擺90°兩臂前交叉30°～45°姿態(tài)10姿態(tài)11肘部運(yùn)動(dòng)手臂自然下垂時(shí)屈肘90°手臂自然下垂時(shí)屈肘150°

③測(cè)量方法。測(cè)量人員在測(cè)量前進(jìn)行統(tǒng)一培訓(xùn)，按照統(tǒng)一測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，確保測(cè)量誤差控制在允許的范圍之內(nèi)，采用手工皮尺測(cè)量，讀數(shù)時(shí)采取連續(xù)讀數(shù)的方法，相減得到每一段網(wǎng)格線長(zhǎng)度。

被測(cè)試者穿著淺色內(nèi)褲，胸部貼胸貼，先進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室休息20 min，確保放松狀態(tài)，再由專業(yè)人員按要求畫標(biāo)記線，并依次對(duì)表2中每一個(gè)動(dòng)作下的各線段尺寸進(jìn)行測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)。

④收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。所有收集到的數(shù)據(jù)中，通過變化量除以靜態(tài)長(zhǎng)度得到變化率，對(duì)體表網(wǎng)格線段在不同動(dòng)作姿態(tài)下的變化率進(jìn)行分析。根據(jù)體表皮膚變化情況和對(duì)應(yīng)位置對(duì)體表進(jìn)行分區(qū)，應(yīng)用于軟殼沖鋒衣的結(jié)構(gòu)松量設(shè)置。人體體表皮膚拉伸變化率△L的計(jì)算公式為

△L=(LM-L0)/L0

其中：LM,L0分別為運(yùn)動(dòng)姿態(tài)下與靜止?fàn)顟B(tài)下體表網(wǎng)格線段長(zhǎng)度。

由于軟殼沖鋒衣為合體的設(shè)計(jì)，體表的伸長(zhǎng)對(duì)服裝結(jié)構(gòu)影響較大，因此數(shù)據(jù)分析中著重考慮變化率為正值的情況。

1.3.2體表觀測(cè)法 6名實(shí)驗(yàn)對(duì)象依次完成體表測(cè)量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的11種動(dòng)態(tài)姿勢(shì)，通過觀察體表網(wǎng)格線與拍照記錄，了解在不同姿態(tài)下各部位皮膚的滑移與伸展方向，具體如圖2所示。

圖2 皮膚變化走向與分區(qū)設(shè)置 Fig.2 Change trend and partition settings of skin

圖2對(duì)各運(yùn)動(dòng)姿態(tài)下皮膚的運(yùn)動(dòng)伸展方向與體表曲面之間的轉(zhuǎn)折位置進(jìn)行了標(biāo)記，分析體表形變方向與曲面轉(zhuǎn)折位置，據(jù)此可對(duì)體表進(jìn)行分區(qū)，為軟殼沖鋒衣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可參考依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 人體在動(dòng)態(tài)姿勢(shì)中體表量變特征分析

2.1.1整體數(shù)據(jù)分析 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，提取出每名被測(cè)者體表各橫向、縱向標(biāo)記線的最大變化率△Lmax，6名被測(cè)者體表網(wǎng)格線的△Lmax均值范圍見表3。由于體表伸長(zhǎng)對(duì)服裝結(jié)構(gòu)影響比較大，因此在數(shù)據(jù)分析時(shí)著重考慮變化率為正值的情況。

表3被測(cè)者體表皮膚整線最大變化率情況

Tab.3Maximumchangerateofthewholelineintheskinsuefaceofsubjects

△Lmax/%體表皮膚標(biāo)記線位置軀干手臂<5肩線、前橫1、前橫4、前橫5(前胸圍)、前橫6、前橫7、前橫9、后頸圍、后橫1、后橫9、后臂根臂縱2(手臂前縱線)、臂縱3(手臂外縱線)5～10前縱1、前縱2、前縱3、前橫2、前橫8(腰圍)、后縱1、后縱3、后縱4、后橫8(腰圍)臂橫4、臂橫5、臂橫8(腕圍)11～20前頸圍、前縱4、前橫3(前胸寬)、后縱2、后橫2、后橫5、后橫6、后橫7臂縱1(手臂下縱線)、臂縱4(手臂后縱線)、臂橫1、臂橫7>20前縱5、體測(cè)線、后縱5、后橫3(后背寬)臂橫2、臂橫3、臂橫6(肘圍)

在實(shí)驗(yàn)中各標(biāo)記線△Lmax均值超過20%的部位為背寬橫向區(qū)域、袖窿底部縱向區(qū)域和袖山頭、袖肘部分，分別影響服裝的背寬部位松量、袖窿形狀及松量、袖山與袖肥、袖子與袖窿的配伍效果以及袖肘的松量與自由度。因此，在研究軟殼沖鋒衣結(jié)構(gòu)時(shí)，需要重點(diǎn)考慮這些變化，作為設(shè)置松量及衣身和袖子造型的參考。其他部位受動(dòng)作影響相對(duì)較小，相對(duì)應(yīng)的服裝部位松量可以參考日常生活著裝的松量設(shè)置。

2.1.2局部體表尺寸受運(yùn)動(dòng)影響變化規(guī)律分析 由于皮膚拉伸形變較大的部位對(duì)服裝版型設(shè)計(jì)影響較大，因此針對(duì)變化率較大的局部部位單獨(dú)分析，表4列出了前身體表變化率極大值與均值大于20%的部位。由表4可以看出，運(yùn)動(dòng)姿態(tài)下前身變化率較大部位集中在從前腋點(diǎn)到腋底的體表區(qū)域，這些變化表明在服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需重點(diǎn)考慮前袖窿尤其是腋底部分的松量需求。

表4前身體表皮膚變化率≥20%的部位

Tab.4 Parts of the former body girth skin deformation rate greater than or equal to 20% %

后身體表皮膚總體拉伸變化情況與前身相反，橫向拉伸較縱向明顯，具體見表5。

表5后身體表皮膚變化率≥20%的部位

由表5可以看出,靠近肩胛骨內(nèi)側(cè)與下部的區(qū)域、肩胛骨部位與靠近后腋點(diǎn)和腋底的部位縱向拉伸明顯，并呈現(xiàn)出距離腋窩越近變化率越大的趨勢(shì)。后身背寬部分，特別是肩胛骨及其靠近腋點(diǎn)的區(qū)域變化率較大，這就要求設(shè)計(jì)后身樣板時(shí)應(yīng)著重考慮后背寬的松量。正如前身體表皮膚一樣，后身體變化率較大部位同樣集中在從后腋點(diǎn)到腋底的體表區(qū)域，這也要求在服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)同樣需重點(diǎn)考慮后袖窿部分的松量需求。

在運(yùn)動(dòng)姿態(tài)下手臂橫向線整體呈伸長(zhǎng)趨勢(shì)，縱向線中前縱線和峰縱線總體呈收縮趨勢(shì)，具體見表6。

表6手臂皮膚變化率≥20%的部位

Tab.6 Parts of the arm girth skin deformation rate greater than or equal to 20% %

由表6可以看出，手臂下縱線和后縱線呈拉伸趨勢(shì)。橫向線中臂根圍線以上部分拉伸較為明顯，尤其是靠近腋窩附近的區(qū)域，部分線段變化率達(dá)20%以上；其次是臂根線以下峰縱線經(jīng)前縱線至下縱線之間的部分變化率在10%～20%之間?？v向線之間變化差別較為明顯，后縱線靠近肘部區(qū)域伸長(zhǎng)明顯，下縱線腋下區(qū)域稍有伸長(zhǎng)，其余均呈收縮趨勢(shì)。

2.1.3體表皮膚基于拉伸量變的分區(qū)分析 對(duì)人體體表皮膚變化率的分析可知，人體上半身各部位在運(yùn)動(dòng)過程中的變化差異較大。根據(jù)變化率的差別可將體表進(jìn)行分區(qū)，人體上半身體表皮膚變化率的分布如圖3所示。

圖3 人體上半身體表皮膚變化率的分布Fig.3 Distribution of skin deformation rate on the upper part of body

由圖3可知，軀干前身變化率主要指縱向伸長(zhǎng)率，變化率最大的部位集中在前腋底，其次是靠近前腋點(diǎn)與下肋的位置，前中區(qū)域變化較小；軀干后身變化分區(qū)圖在后背區(qū)域主要指橫向伸長(zhǎng)率，后背寬線靠近后腋點(diǎn)的區(qū)域變化率最大，向后中逐漸減??；腋下區(qū)域縱向伸長(zhǎng)率最大，向下側(cè)逐漸減小。手臂部分在臂根、腋底以及肘部橫向與縱向變化均較為明顯。在服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤其是設(shè)置松量時(shí)應(yīng)著重考慮松量與人體拉伸變化的關(guān)系。

2.2 人體在動(dòng)態(tài)姿勢(shì)中體表形變特征分析

2.2.1體表形態(tài)變化 由圖2～圖3可以看出，人體在進(jìn)行肩關(guān)節(jié)與肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，腋底周圍的網(wǎng)格線拉伸變化明顯，手臂上抬時(shí)，腋底部位皮膚沿著體側(cè)線與手臂下縱線向兩個(gè)方向延伸，上抬角度越大，伸長(zhǎng)量越大，同時(shí)腰部?jī)蓚?cè)網(wǎng)格線有一定的拉伸變形；后片肩胛骨周圍的網(wǎng)格線也有明顯拉伸；當(dāng)手臂前擺、后擺或做叉腰動(dòng)作時(shí)，形變同樣集中在上述區(qū)域，形變量減小。圖4為不同姿態(tài)下人體體表區(qū)域的分割狀況，顯示了人體在運(yùn)動(dòng)時(shí)手臂皮膚的延展方向與適合的結(jié)構(gòu)線位置。圖4中手臂前縱線明顯呈現(xiàn)收縮狀態(tài)，手臂后縱線明顯呈現(xiàn)伸長(zhǎng)狀態(tài)；另外，在肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，肘部變形量較大，肘部網(wǎng)格線在長(zhǎng)度和圍度方向均有延伸，肘彎區(qū)域呈現(xiàn)收縮狀態(tài)。

圖4 不同姿態(tài)下人體體表區(qū)域分割線 Fig.4 Segmentation of human body surface regions under different postures

2.2.2人體上半身體表皮膚基于拉伸形變的分區(qū)

圖4中根據(jù)對(duì)軀干及手臂變化特征的分析，在體表兩曲面之間設(shè)置分割線，對(duì)體表進(jìn)行分區(qū)，得出了軀干與手臂的分區(qū)位置標(biāo)記線。這些標(biāo)記線可作為服裝版型設(shè)計(jì)時(shí)分片設(shè)計(jì)的參考，同時(shí)也為松量加放位置與加放方法提供了科學(xué)合理的依據(jù)。

3 分析與討論

3.1 體表形變對(duì)軟殼沖鋒衣分割線設(shè)計(jì)的影響

在模擬戶外運(yùn)動(dòng)動(dòng)作姿態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)體表皮膚變化量較大的部位集中在前腋點(diǎn)、腋底至后腋點(diǎn)區(qū)域以及袖肘周圍，對(duì)應(yīng)服裝的衣袖結(jié)構(gòu)部位。因此對(duì)于軟殼沖鋒衣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在衣袖結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，使衣袖結(jié)構(gòu)能更好地滿足運(yùn)動(dòng)舒適性的需要。結(jié)合圖4不同姿態(tài)下體表區(qū)域分割線位置，可以更加科學(xué)合理地設(shè)計(jì)軟殼沖鋒衣的結(jié)構(gòu)線。圖5為設(shè)計(jì)的4款分割袖結(jié)構(gòu)軟殼沖鋒衣。

圖5 基于體表皮膚分區(qū)的軟殼沖鋒衣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Fig.5 Structure design of soft shell jacket based on skin area division

圖5中的插肩袖與腋下連袖設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)制版時(shí)可方便在腋下增加橫向松量和縱向松量，在保持衣身合體性的同時(shí)滿足腋底周圍需要的活動(dòng)量，從而提高人體穿著時(shí)的運(yùn)動(dòng)自由度，這種設(shè)計(jì)相對(duì)裝袖款式的舒適性更好。在袖肘部位設(shè)計(jì)時(shí)可加入橫向分割線并運(yùn)用切展的方式，在肘部加量達(dá)到運(yùn)動(dòng)舒適性的效果。

3.2 體表拉伸對(duì)軟殼沖鋒衣松量設(shè)置的影響

分割線位置的合理確定有助于準(zhǔn)確合理地加放松量[5]。軟殼沖鋒衣一般為合體收腰型款式，合體型服裝的松量一般包括靜態(tài)松量、動(dòng)態(tài)松量、造型松量與視覺松量[6]。根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果分析，針對(duì)軟殼沖鋒衣的樣板設(shè)計(jì)，首先應(yīng)考慮滿足動(dòng)態(tài)松量的參考值，保證背寬線、袖窿弧長(zhǎng)、袖肘圍度、袖肥大小不小于凈體尺寸的20%，其他結(jié)構(gòu)參數(shù)可參考日常生活著裝的尺寸設(shè)置；其次還要考慮穿著過程中體表與服裝之間的滑移因素[7-8]以及局部的松量設(shè)置；通過增加不同程度的松量實(shí)驗(yàn)完成成衣制作，并進(jìn)行試穿評(píng)價(jià)綜合分析，得到合理的松量配置，達(dá)到功能性與美觀性的最佳平衡。

3.3 體表拉伸對(duì)軟殼沖鋒衣面料選擇的影響

軟殼沖鋒衣面料是微彈功能性面料，拉伸變形率較小。依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可選擇在體表變化率較大的衣身側(cè)面與袖底部位采用針織彈性面料設(shè)計(jì)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)前后體表尺寸的變化率，決定設(shè)計(jì)中所采用的面料在橫、縱方向的彈性，保證軟殼沖鋒衣在合體美觀的前提下有較好的運(yùn)動(dòng)舒適性，滿足人體在運(yùn)動(dòng)中的皮膚擴(kuò)展和形態(tài)變化。

4 結(jié)語

不同的服裝品類對(duì)服裝的結(jié)構(gòu)形態(tài)與松量的需求不同，按照人體工學(xué)規(guī)律研究服裝結(jié)構(gòu)是非常有必要的。掌握人體在戶外運(yùn)動(dòng)姿態(tài)下體表變化特征以及各細(xì)節(jié)部位的變化量，是科學(xué)研究戶外服裝結(jié)構(gòu)的必要條件，可以為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中分割線的位置確定與松量設(shè)計(jì)提供一定的可參考依據(jù)。通過本次研究，發(fā)現(xiàn)人體在穿著軟殼沖鋒衣活動(dòng)時(shí)各部位變化率差異很大，前、后腋點(diǎn)與腋底周圍皮膚的縱向變化率較大，同時(shí)后身尤其是后腋點(diǎn)周圍皮膚橫向變化率明顯大于前身。通過實(shí)例分析了適合軟殼沖鋒衣的結(jié)構(gòu)線分割設(shè)計(jì)，并且提出了人體體表變化對(duì)軟殼沖鋒衣松量設(shè)置的影響以及參照動(dòng)態(tài)松量完成軟殼沖鋒衣的結(jié)構(gòu)樣板構(gòu)建方法。

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