随着生活水平的不断提高和健康着装观念的深入人心,人们对服装舒适性的要求也日益趋高。近年来,压力舒适性已逐渐成为除热湿舒适性和触觉舒适性外,衡量服装穿着舒适性的重要指标之一。从目前的研究情况来看,在人体的各穿着部位中,鲜见有关男短袜袜口压力的报道,对于袜口压力的相关文献,也大多是从医学角度入手,探讨静脉曲张袜对人体的压力作用,但并未从服装人体工学角度进行合理的解释,更未对压力进行量化分析。本课题以男短袜袜口为研究对象,深入探讨了袜口对人体足颈的压力作用,并提出了一种利用压力与受压后人体体表位移之间的关系进行压力研究的新方法,为袜口优化设计提供了理论基础,填补了该领域的空白。本研究通过对年龄在20-25岁之间标准体型的健康男性大学生50人进行三维人体扫描,首次确定了袜口处人体足颈的截面形态、截面曲线方程及曲线周长,为袜口处压力数学模型的建立提供了数据基础。在研究过程中,将人体视为弹性体,足颈与袜口之间的接触视为弹性接触,结合袜口处人体足颈的构造、骨骼的位置、形状以及皮肤、软组织的厚度、弹性模量和泊松比,首次建立了袜口处足颈部位的有限元仿真模型,该模型假设腿部皮肤、软组织、骨骼均为各向同性均匀的线弹性材料,并通过ANSYS有限元软件对袜口处压力及位移的分布情况进行了模拟分析,得到的腿截面上任意角度点压力与体表位移之间的函数关系为压力舒适性的量化研究提供了基础数据。研究表明,对于两款袜子来说,在腿截面上的同一角度点,不同短袜间压力和位移的倍数关系基本一致,即压力之间的倍数比近似等于位移之间的倍数比。本研究还将袜口处人体足颈的截面按照角度等分为四个区域,分别为[0o, 90o](区域Ι)、[90o, 180o](区域ΙΙ)、[180o, 270o](区域ΙΙΙ)和[270o, 360o](区域ΙV)。根据有限元的模拟结果,当受试者着装后处于静态时,区域ΙΙΙ为腿截面面积缩量最大的部位,区域ΙΙ为面积缩量最小的部位,区域Ι和区域ΙV面积缩量基本相等,区域ΙΙΙ面积缩量约为区域ΙΙ的3倍,约为区域Ι和区域ΙV的2倍,该结论为袜口的优化设计提供了理论依据。本研究还探讨了人体穿着短袜时的动态压力,并将动态压力分为随时间变化的压力以及人体在行走过程中的压力两个部分。其中,随时间变化的压力分为六个时段,分别为瞬时压力,1h,2h,4h,8h,最长时长定义为12h。行走过程分为直立状态、腿部上抬10°、腿部上抬30°以及腿部后踢四个阶段。研究表明,袜口处足颈部位的压力随短袜穿着时间的延长而逐渐减小。在着装后的1h内,压力下降幅度最大,约为总体下降幅度的三分之一,2h后,压力下降幅度基本达到整体下降幅度的二分之一,而后,压力减小的速度随时间的延长逐渐趋于缓慢,约8h后,袜口处压力趋于平衡,且压力最大值与最小值之间的差距随着时间的延长不断缩小,到最后逐渐趋于腿截面上各点压力值均处于基本近似的状态。对于袜口处面料相同的短袜,初始压力越大的短袜以及袜口处原始压力越大的点,随时间延长的压力下降幅度越大。对于本实验所用到的棉和锦纶两种面料,随着着装时间的延长,棉袜口压力下降幅度大于锦纶袜口。腿截面的面积缩量也随着时间的延长而呈现递增趋势,在这个过程中,区域ΙΙΙ面积缩量的变化最为明显,区域ΙΙ面积缩量的变化最小。着装12h以后,区域ΙΙΙ的面积缩量约增长为区域ΙΙ的5倍。人在行走过程中,腿截面上压力较小的点其压力数值变化不大。在压力值较大的位置,当袜口面料相同时,压力越大的短袜在行走过程中的压力变化幅度越大。对于棉和锦纶两种面料,棉袜口压力变化幅度要大于锦纶袜口。在行走过程中,对于腿截面的大部分区域,直立状态所受到的袜口压力最大,腿部后踢阶段所受压力最小。腿截面各区域的面积缩量在行走过程中变化不大,而直立状态的面积缩量略大于其它三个阶段。本研究还分析了影响压力水平的各因素之间的关系,并最终确定了与压力水平密切相关的四项指标,分别为袜口材料劲度系数、泊松比、袜口弹性伸长率、原始袜口宽度。通过主成分分析建立了压力与四项指标之间的函数关系,并以此为基础建立了袜口处压力预测的数学模型,经过图形检验和卡方检验,此模型与实际测量结果吻合度良好,可以对服装压力的预测提供理论依据。