Numerical Simulation of Dynamic Pressure and Displacement for the Top Part of Men’s Socks Using the Finite Element Method

• Autorzy: Dan R. , Dan M. H. , Fan X. R. , Chen D. S. , Shi Z. , Zhang M. , Xu L. B.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna symulacja ciśnienia dynamicznego i przesunięć w górnej części skarpet męskich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Numerical simulation of elastic human body deformation and dynamic pressure and displacement distribution are critical for pressure comfort and optimal design of apparel products. This paper demonstrates an analytical method for simulating dynamic pressure and displacement at the top part of men’s socks using the finite element method (FEM). The dynamic pressure is divided into two parts: the first is pressure with time, and the second is pressure with walking. Pressure with time is set at six periods (maximum 12 h). After measuring pressure values in different periods of time and simulating pressure and displacement distribution using ANSYS software, the tendency of pressure and displacement changes with time at the top part of men’s socks can be obtained. We divided the walking process into four phases to analyse the variation rule of pressure and displacement changes with movement in this research work. Meanwhile the lower leg cross section is divided into four equal regions according to the angle, and dynamic changes in the area shrinkage mass of each region can be calculated, respectively. All these solutions provide a theoretical reference for the optimal design of the top part of men’s socks.

PL

Numeryczna symulacja elastycznej deformacji ciała ludzkiego, dynamicznego ciśnienia i rozkładu przesunięć są krytycznymi czynnikami komfortu i optymalnych rozwiązań ciśnieniowych wyrobów odzieżowych. Przedstawiono analityczną metodę symulacji ciśnień dynamicznych i przesunięć w górnej części męskich skarpet stosując metodę elementów skończonych. Analizę ciśnień dynamicznych przeprowadzono rozpatrując dwa stadia: zmiany ciśnienia w czasie i zmiany przy ruchu związane z chodzeniem. Na podstawie pomiarów ciśnienia i odkształcenia w określonych przedziałach czasowych określono rozkład odkształceń stosując program ANSYS. Proces chodzenia podzielono na cztery fazy. Wszystkie przeprowadzone badania i rozwiązania dostarczyły informacji dla przedstawienia optymalnego sposobu projektowania męskich skarpet.

Słowa kluczowe

EN

top part of socks; pressure; displacement; finite element; dynamic

PL

górna część skarpetki; ciśnienie; przemieszczenie; elementy skończone; dynamika

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 21, no. 4 (100)
• Strony: 112--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Dan R.

• College of Quartermaster Technology, Jilin University, Changchun, P. R. China

autor

Dan M. H.

• The First Hospital of Jilin University, Changchun, P. R. China

autor

Fan X. R.

• School of Textile & Clothing, JiangNan University, WuXi, P. R. China

autor

Chen D. S.

• Clothing & Design Faculty, Minjiang University, Fuzhou, P. R. China

autor

Shi Z.

• Clothing & Design Faculty, Minjiang University, Fuzhou, P. R. China

autor

Zhang M.

• College of Quartermaster Technology, Jilin University, Changchun, P. R. China

autor

Xu L. B.

• College of Quartermaster Technology, Jilin University, Changchun, P. R. China

Bibliografia

• 1. Li Y, Zhang X. Mechanical Sensory Engineering Design of Textile and Apparel Products. J. Textile I. 2002; 93(2): 56-75.
• 2. Zhang M, Dai XQ, Li Y, Jason TC. Computational Simulation of Skin and Sock Pressure Distributions. Studies in Computational Intelligence 2007; 55: 323-333.
• 3. Dan R, Fan XR, Chen DS, Wang Q. Numerical simulation of the relationship between pressure and displacement for the top part of men’s socks. Textile Res. J. 2011; 81(1): 128-136.
• 4. Zhang M, Mak AFT, Roberts VC. Finite element modeling of a residual lowerlimb in a prosthetic socket: A survey of the development in the first decade. Med. Eng. Phys. 1998; 20(5): 360-373.
• 5. Zachariah SG, Sanders JE. Interface mechanics in lower-limb external prosthetics: A review of finite element models. IEEE Trans Rehab. Eng. 1996; 4(4): 288-302.
• 6. Silver-Thron MB, Childress DS. Generic. Geometric finite element analysis of the transtibial residual limb and prosthetic socket. J. Rehab. Res. Dev. 1997; 34(2): 171-186.
• 7. Tsujisaka T, Azuma Y, Matsumoto YI, Morooka H. Comfort pressure of the top part of men’s socks. Textile Res. J. 2004; 74(7): 598-602.
• 8. Nishimatsu T, Hananouchi T, Matsumoto Y, Toba E, Matsuoka T, Kondou M, Ishizawa H. Influence of fiber material on wearing comfort of casual socks. Sen’ i Gakkaishi 2001; 57: 285-290.
• 9. Li J. Study on the Pressure Comfort of the Top Part of Socks. Shanghai, China: Dong Hua University, 2007.
• 10. Liu D. Human motion analysis based on the video. Beijing: Beijing University of Technology, 2007.
• 11. Veraart JCJM, Pronk G, Neumann HA. Pressure differences of elastic compression stockings at the ankle region. Dermatol Surg. 1997; 23(10): 935-939.
• 12. Stolk R. A quick pressure determination of the counter-pressure of air filled leg segments. Swiss Med. 1988; 10: 91-96.
• 13. Finnie A. Interface pressure measurements in leg ulcer management. Br J. Nurs. 2000; 9(6): 8-18.
• 14. Dawson GA, Ed D, Kidd B. An analysis of two indirect methods of measuring compression. Swiss Med. 1988; 10: 85- 86.
• 15. Partsch H, Winiger J, Lun B. Compression stockings reduce occupational leg swelling. Dermatol Surg 2004; 30(5): 737-743.
• 16. Yin L, Zhang WB, Xia L. Review and analysis of pressure comfort of garment. J. Textile Res. 2008; 29(3): 137 -141.
• 17. Ma HZ. Introduction to Biomechanics. Beijing: Beihang University Press, 1986.
• 18. Dai H. Kinesiology. Beijing: People’s Medical Press, 2008.
• 19. Bruderlin A, Calvert TG. Dynamic Animation of Human. In: Proceedings of SIGGRAPH 89. ACM Computer Graphics 1989; 23(3): 233-242.
• 20. He K, Jiang YM. Study and Implementation of Walking of Virtual Human. Computer Simulation 2005; 22(2): 139-142.
• 21. Zhang RH, Jin DW. Zhang JC. Normal gait patterns on different terrain. J Tqinghua University (Sci & Tech) 2000; 40(8): 77-80.
• 22. Zeltzer D. Motor control Techniques for Figure Animation. IEEE Comput. Graph. 1982; 2(9): 53-59.