運動文胸設計與功能性研究

張羽晗,周 捷

(西安工程大學,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,引發乳房疼痛,甚至可能會導致乳房下垂。Steve Haake[1]通過對乳房運動的研究發現,穿著運動文胸時,乳房在垂直方向的位移量是裸胸狀態下的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乳房的作用。從造型上來說,運動文胸造型基本延續了普通文胸的結構和特點[2],但運動文胸通過其獨特的結構設計和各部位面料不同的組合應用,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作用。

近年來關于運動文胸的研究熱點集中在舒適性評價、壓力分布、面料應用、造型設計等,研究發現文胸的罩杯設計、肩帶等設計因素是運動文胸款式造型和功能性設計的重點[3],但探究運動文胸設計與其功能性關系的研究卻較少。本文基于前人研究,結合內衣設計原理,對運動文胸的罩杯、肩帶和底圍等功能性設計進行了深入的探究,總結了運動文胸的設計原理與功能性,為運動文胸的優化和功能性研究提供更全面的科學理論依據。

1 乳房位移與人體運動的關系

周捷[4]基于前人的研究結論總結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,對比裸胸位移數值變化不大。因此,女性運動時應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,達到保護乳房的目的。

White[10]和Mc Ghee[12]等認為運動文胸能夠有效地減少乳房位移還有很多因素,如結構、面料織物的彈性、乳房硬度和人體特征等。本文主要結合運動文胸的結構設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定性,因此罩杯部分的結構設計直接影響文胸的質量[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定性,大多數都采用全罩杯設計。

運動文胸的罩杯設計功能性主要體現在包裹乳房、控制女性運動時乳房的位移、保證文胸的穩固性等方面,其結構設計和材料應用比普通文胸更細致。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%。罩杯內襯布經過精確拉伸去除彈性,目的是為了能在運動過程中穩定胸部。罩杯乳房根部位置采用的是高密度平行鎖網設計,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計。人體運動時乳房與文胸摩擦次數較多,為了減少乳房的不適感,運動文胸的鋼圈材質通常會比較柔軟,或像此款文胸一樣采用鎖網設計,固定罩杯的同時具備舒適性。該款罩杯表面設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定性。通過調查該款文胸500名購買者的評論反饋發現,86%的消費者認為該款文胸的減震效果良好、固定性強。可見,運動文胸罩杯設計功能性的體現需要結合人體工效學進行各部位結構和面料應用的設計,貼合人體的同時也要具備良好的功能性和穩定性。

表1 乳房移位的平均值和標準差單位:cm

2.2 肩帶設計

無論運動文胸的造型還是功能性研究,肩帶設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、細肩帶、可拆卸肩帶、可調式肩帶和普通固定雙肩帶。背部設計則有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

運動文胸的肩帶設計需兼備功能性和美觀性,其最主要的功能是承載乳房重量,提拉乳房,保持文胸的穩定[15]。女性穿著運動文胸時所承受的肩帶壓力由文胸質量和文胸所承擔部分乳房質量組成[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,因此在結構設計上,運動文胸肩帶通常會設計成X或Y型,縮短兩肩帶之間的距離以更好地約束肩帶外滑,增強運動文胸的穩定性。有的運動文胸品牌還會將肩帶設計為可調節式,以便購買者結合自身感受調節肩帶長度,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,增強穩固性。面料上,運動文胸的肩帶材料通常會設計成三層組合面料,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量大約為283.5 g,經研究人員計算,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定性。文胸底圍的穩定性很大程度上決定了罩杯的穩定性,穿著時底邊位置應保持不變,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;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構來增加摩擦系數μ,如將底圍與皮膚接觸里層設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,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,所以規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越大,穩定性越好,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也需控制在一定舒適性范圍之內。

3 結語

(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定性,從而減少胸部的傷害。

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

(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定,通常會采用X型或Y型的造型設計以防止肩帶滑落。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計上,重點在于保證其穩定性,可以采用增大面料摩擦系數、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,所以在關于運動文胸的設計上,需要充分了解女性乳房特點和乳房運動規律,結合人體工效學和內衣設計原理,設計出滿足合體性要求的運動文胸。