運動文胸設(shè)計與功能性研究

張羽晗,周 捷

(西安工程大學(xué),陜西 西安710048)

運動過程中女性乳房震動過大會傷及乳房韌帶,引發(fā)乳房疼痛,甚至可能會導(dǎo)致乳房下垂。Steve Haake[1]通過對乳房運動的研究發(fā)現(xiàn),穿著運動文胸時,乳房在垂直方向的位移量是裸胸狀態(tài)下的50%;普通文胸對乳房運動的控制作用僅為運動文胸的一半;女性運動時穿著運動文胸,乳房的位移和疼痛感明顯減小。因此運動時穿著運動文胸比普通文胸有更好的保護(hù)乳房的作用。從造型上來說,運動文胸造型基本延續(xù)了普通文胸的結(jié)構(gòu)和特點[2],但運動文胸通過其獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和各部位面料不同的組合應(yīng)用,在女性運動時對其乳房提供了一定的承托力和壓力,減少了乳房的震動,從而起到對乳房的保護(hù)作用。

近年來關(guān)于運動文胸的研究熱點集中在舒適性評價、壓力分布、面料應(yīng)用、造型設(shè)計等,研究發(fā)現(xiàn)文胸的罩杯設(shè)計、肩帶等設(shè)計因素是運動文胸款式造型和功能性設(shè)計的重點[3],但探究運動文胸設(shè)計與其功能性關(guān)系的研究卻較少。本文基于前人研究,結(jié)合內(nèi)衣設(shè)計原理,對運動文胸的罩杯、肩帶和底圍等功能性設(shè)計進(jìn)行了深入的探究,總結(jié)了運動文胸的設(shè)計原理與功能性,為運動文胸的優(yōu)化和功能性研究提供更全面的科學(xué)理論依據(jù)。

1 乳房位移與人體運動的關(guān)系

周捷[4]基于前人的研究結(jié)論總結(jié)出人體穿著包裹型運動文胸(E-bras)、緊壓型運動文胸(C-bras)和普通文胸在進(jìn)行不同運動時3個方向的乳房平均位移(見表1)。

由表1可以看出,在乳房位移方向和運動方式相同的情況下,裸胸時乳房位移最大,穿著包裹型運動文胸時位移最小,與裸胸相比,跑步時穿著包裹型運動文胸最大能夠減少乳房6 cm的位移;由于運動強度的不同,跑步時乳房位移程度最高,行走時最低;普通文胸對乳房位移的控制效果并不明顯,對比裸胸位移數(shù)值變化不大。因此,女性運動時應(yīng)選擇穿著運動文胸來限制胸部運動,減小乳房位移,從而減輕運動時乳房的不適,達(dá)到保護(hù)乳房的目的。

White[10]和Mc Ghee[12]等認(rèn)為運動文胸能夠有效地減少乳房位移還有很多因素,如結(jié)構(gòu)、面料織物的彈性、乳房硬度和人體特征等。本文主要結(jié)合運動文胸的結(jié)構(gòu)設(shè)計探究運動文胸的功能性。

2 運動文胸功能性探究

2.1 罩杯設(shè)計

文胸主要由罩杯、雞心、底圍、肩帶和后比組成,罩杯與下圍的合體性決定了文胸的穩(wěn)定性,因此罩杯部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響文胸的質(zhì)量[13]。

普通文胸罩杯大致分為全罩杯、3/4罩杯和1/2罩杯,而運動文胸因為需要在運動時具備良好的穩(wěn)定性,大多數(shù)都采用全罩杯設(shè)計。

運動文胸的罩杯設(shè)計功能性主要體現(xiàn)在包裹乳房、控制女性運動時乳房的位移、保證文胸的穩(wěn)固性等方面,其結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料應(yīng)用比普通文胸更細(xì)致。以SHOCK ABSORBER品牌某款運動文胸為例(見圖1),此款文胸罩杯為全罩杯,罩杯厚度為薄模杯,面料滌綸含量96%,里料錦綸含量97%。罩杯內(nèi)襯布經(jīng)過精確拉伸去除彈性,目的是為了能在運動過程中穩(wěn)定胸部。罩杯乳房根部位置采用的是高密度平行鎖網(wǎng)設(shè)計,加強罩杯底部的牢固度從而能夠減少乳房震動,而普通文胸通常采用加有鋼圈的設(shè)計。人體運動時乳房與文胸摩擦次數(shù)較多,為了減少乳房的不適感,運動文胸的鋼圈材質(zhì)通常會比較柔軟,或像此款文胸一樣采用鎖網(wǎng)設(shè)計,固定罩杯的同時具備舒適性。該款罩杯表面設(shè)計了兩條貫穿胸部外圍的立體裁剪線,降低了外層布料的彈性,貼合人體的同時也提高了罩杯穩(wěn)定性。通過調(diào)查該款文胸500名購買者的評論反饋發(fā)現(xiàn),86%的消費者認(rèn)為該款文胸的減震效果良好、固定性強?？梢?運動文胸罩杯設(shè)計功能性的體現(xiàn)需要結(jié)合人體工效學(xué)進(jìn)行各部位結(jié)構(gòu)和面料應(yīng)用的設(shè)計,貼合人體的同時也要具備良好的功能性和穩(wěn)定性。

表1 乳房移位的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差單位:cm

2.2 肩帶設(shè)計

無論運動文胸的造型還是功能性研究,肩帶設(shè)計一直處于比較重要的位置。從基本造型上來說,市面上常見的運動文胸肩帶類型可分為寬肩帶、細(xì)肩帶、可拆卸肩帶、可調(diào)式肩帶和普通固定雙肩帶。背部設(shè)計則有V字型、“工”(Y或T)字型、鏤空式、交叉式和組合肩帶這幾種類型[14]。

圖1 SHOCK ABSORBER品牌某款運動文胸

運動文胸的肩帶設(shè)計需兼?zhèn)涔δ苄院兔烙^性,其最主要的功能是承載乳房重量,提拉乳房,保持文胸的穩(wěn)定[15]。女性穿著運動文胸時所承受的肩帶壓力由文胸質(zhì)量和文胸所承擔(dān)部分乳房質(zhì)量組成[16],肩帶兩端分別受到乳房重力和后背的拉力作用,沿肩帶方向,垂直于肩帶與肩的接觸面,受人體向上的支持力,在肩部還受肩斜向上的靜摩擦力的作用。運動時肩帶容易滑落是由于沿肩斜向上的作用力減弱或消失,因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計上,運動文胸肩帶通常會設(shè)計成X或Y型,縮短兩肩帶之間的距離以更好地約束肩帶外滑,增強運動文胸的穩(wěn)定性。有的運動文胸品牌還會將肩帶設(shè)計為可調(diào)節(jié)式,以便購買者結(jié)合自身感受調(diào)節(jié)肩帶長度,提高適體性。

一般來說,運動文胸的肩帶比普通文胸更寬,目的是提供更大面積的支撐力,分散壓力,增強穩(wěn)固性。面料上,運動文胸的肩帶材料通常會設(shè)計成三層組合面料,在兩層彈性面料中間添加一層海綿或其他填充物(見圖2),由動量定理可以解釋這樣設(shè)計的原因,即:

式中 F為物體所受合外力的沖量;t為作用力的時間;m為物體的質(zhì)量;v為速度。

因此,中間加入一層海綿或其他有效填充物,在m和v不變的情況下,增加了緩沖時間,從而減少了對肩膀的作用力F,即減輕了運動時肩帶對肩膀所造成的合外力。這樣設(shè)計不僅可以減少肩帶對人體的壓力,同時也提升了肩帶的吸水性和舒適度。

圖2 運動文胸肩帶面料橫截面

2.3 底圍設(shè)計

Lawson的研究指出,女性運動時,乳房在運動過程中會受到強烈的加速度,運動文胸的作用就是減緩加速度,抑制乳房的震動。36 C罩杯女性的乳房平均質(zhì)量大約為283.5 g,經(jīng)研究人員計算,在沒有支撐、奔跑速度為5.6 km/h的情況下,乳房上下位移約為11.9 cm[17]。所以,運動文胸在能夠有效控制乳房位移的前提下,還要盡可能地保證其底圍穩(wěn)定性。文胸底圍的穩(wěn)定性很大程度上決定了罩杯的穩(wěn)定性,穿著時底邊位置應(yīng)保持不變,不易向上滑移,保證人體正常運動的同時最大限度地實現(xiàn)運動的自由。除了底圍面料的作用,底圍摩擦力也會在一定程度上帶來影響。以穿著運動文胸時底圍上某點為例,其受力情況如圖3所示。運動文胸下圍受肩帶和面料的拉力、文胸自身重力、面料與皮膚產(chǎn)生的靜摩擦力和人體對文胸下圍的支撐力。

圖3 穿著運動文胸時人體受力情況

摩擦力計算公式:

式中 Ff為兩接觸面的摩擦力(N);μ為兩接觸面的摩擦系數(shù);Fn為兩接觸面的壓力(N)。

可以看出,若防止運動文胸底圍上移,需適當(dāng)增大文胸下圍與皮膚的靜摩擦力Ff,可以通過增加底圍寬度,從而增加底圍與皮膚接觸面面積,所以一般運動文胸底圍寬度比普通文胸更寬,普遍在3～5 cm,普通文胸寬度僅在1～2 cm。通過改變底圍面料組織結(jié)構(gòu)來增加摩擦系數(shù)μ,如將底圍與皮膚接觸里層設(shè)計成凸起的等量等體積的柱狀起絨織物,增大接觸面積的同時也增加了摩擦系數(shù),見圖4。

圖4 底圍面料

增加接觸面的壓力Fn來增加摩擦力也是方法之一。雖然運動文胸對人體壓力越大,穩(wěn)定性越強,但從舒適性角度考慮,服裝壓力超過一定范圍時會造成人體的不適,因此運動文胸下圍對人體的壓力需要控制在壓力舒適閾值之內(nèi),所以規(guī)范運動文胸下圍的尺寸范圍很重要。運動文胸下圍與皮膚的摩擦系數(shù)越大,穩(wěn)定性越好,但織物與皮膚間的摩擦過大會對皮膚帶來損傷,因此運動文胸下圍面料與皮膚的摩擦系數(shù)也需控制在一定舒適性范圍之內(nèi)。

3 結(jié)語

(1)女性在運動過程中,乳房會隨著人體的運動程度的不同而產(chǎn)生不同程度的位移,所以女性在運動時需要穿著運動文胸來保證胸部的穩(wěn)定性,從而減少胸部的傷害。

(2)運動文胸多采用全罩杯的設(shè)計,為了在運動過程中穩(wěn)定乳房,罩杯部分可以從裁剪線、鋼托和面料上進(jìn)行重點探究和設(shè)計。

(3)運動文胸肩帶的主要功能是在運動過程中承載乳房重量,提拉乳房,保持運動中文胸的穩(wěn)定,通常會采用X型或Y型的造型設(shè)計以防止肩帶滑落。為了減少運動中肩帶對人體的壓力,運動文胸肩帶材料一般都比較寬、厚。

(4)由于女性在運動時,乳房受到強烈加速度的影響,底圍易隨著人體運動而上滑,所以在運動文胸底圍的設(shè)計上,重點在于保證其穩(wěn)定性,可以采用增大面料摩擦系數(shù)、增加底圍壓力等方式。

(5)市面上運動文胸仍存在一些問題,比如運動時罩杯易移位[18]、底邊上滑[19]、肩帶壓力過大等,所以在關(guān)于運動文胸的設(shè)計上,需要充分了解女性乳房特點和乳房運動規(guī)律,結(jié)合人體工效學(xué)和內(nèi)衣設(shè)計原理,設(shè)計出滿足合體性要求的運動文胸。