Nghiên cứu xác định áp lực của quần mặc bó sát lên cơ thể người bằng phương pháp mô phỏng số và thực nghiệm

Trong đó phương pháp mô phỏng số tính toán áp lực và phương pháp đo trực tiếp sử dụng cảm biến lực được đề cập nghiên cứu với yêu cầu đặt ra cần tính toán mô phỏng hình dạng bề mặt và cấ

A THÔNG TIN CHUNG VỀ LUẬN ÁN

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN

Trong quá trình mặc, quần áo luôn gây một áp lực lên cơ thể người

Áp lực này có thể có tác dụng chỉnh hình cơ thể, đem đến cảm giác thoải mái tiện nghi khi mặc, tăng cường khả năng vận động, phòng chống các bệnh giãn tĩnh mạch và hỗ trợ điều trị sau phẫu thuật nhưng ngược lại cũng có thể đem đến cảm giác khó chịu cho người mặc nếu giá trị áp lực vượt quá ngưỡng chịu đựng tối đa của con người Việc xác định áp lực của trang phục, đặc biệt là trang phục bó sát lên từng vùng cơ thể là cơ sở cho các nhà thiết kế lựa chọn nguyên liệu, kết cấu sản phẩm, tính toán kích thước các chi tiết phù hợp với mục đích sử dụng trang phục Hiện nay trên thế giới có nhiều phương pháp khác nhau để xác định

áp lực của trang phục lên cơ thể người mặc trong quá trình sử dụng Trong đó phương pháp mô phỏng số tính toán áp lực và phương pháp đo trực tiếp sử dụng cảm biến lực được đề cập nghiên cứu với yêu cầu đặt

ra cần tính toán mô phỏng hình dạng bề mặt và cấu trúc cơ thể người,

mô phỏng các đặc trưng cơ học của vải - đây là dạng bài toán mô phỏng

dị hướng trực giao khá phức tạp nhưng các kết quả mô phỏng đạt được khá chính xác, đảm bảo độ tin cậy, khách quan và khoa học Với phương pháp đo trực tiếp, phần lớn các hệ thống thiết bị đều sử dụng cảm biến lực để đo áp lực của trang phục lên cơ thể người Các cảm biến lực được gắn trực tiếp vào giữa cơ thể người và trang phục hoặc giữa trang phục và bề mặt ma-nơ-canh Giá trị được hiển thị tại từng vị trí đo, từ đó ta có thể xây dựng được biểu đồ áp lực của trang phục lên từng vùng cơ thể người mặc…do vậy cả hai phương pháp là những vấn

đề khoa học cần được nghiên cứu nhằm cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng để thiết kế sản xuất các chủng loại trang phục thông dụng và chuyên dụng mặc bó sát cơ thể như trang phục chỉnh hình thẩm mỹ, thi đấu thể thao, tăng khả năng hồi phục của người bệnh sau phẫu thuật, tất y khoa phòng chống và điều trị bệnh giãn tĩnh mạch v.v

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

Nghiên cứu xác định áp lực và áp lực tiện nghi của quần bó sát lên

cơ thể người bằng phương pháp mô phỏng số và thực nghiệm ứng dụng trong tính toán thiết kế kỹ thuật sản phẩm quần áo bó sát đảm bảo tính tiện nghi áp lực

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

- Phần thân dưới cơ thể nữ thanh niên Việt Nam độ tuổi từ 18 đến 25 với các bộ phận đặc trưng bụng, mông, đùi

- Vải dệt kim sử dụng may quần gen định hình thẩm mỹ

- Hệ thống đo áp lực của trang phục lên cơ thể người sử dụng cảm biến

áp lực được thiết kế với các tính năng cơ bản như sau: Đầu đo sử dụng cảm biến lực FlexiForce của hãng Tekscan Hoa Kỳ có dải đo từ 0 đến

50 mmHg; thiết bị kết nối với cổng USB máy tính qua bộ thu phát không dây Phần mềm cho phép hiển thị kết quả đo theo thời gian thực, sai số kết quả đo trong khoảng 10%

4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

- Mô phỏng xác định áp lực của quần mặc bó sát lên cơ thể người

- Nghiên cứu thiết lập hệ thống đo áp lực của quần áo bó sát lên cơ thể người sử dụng cảm biến áp lực

- Nghiên cứu thực nghiệm đo áp lực và xác định áp lực tiện nghi của quần bó sát lên cơ thể người

- Ứng dụng kết quả tính toán mô phỏng áp lực và kết quả thực nghiệm xác định áp lực tiện nghi của quần bó sát lên phần thân dưới cơ thể, xây dựng công thức tính toán kích thước thiết kế quần bó sát đảm bảo tính tiện nghị áp lực

5 Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN ÁN

- Xác lập được cơ sở khoa học để tiếp tục hoàn thiện phương pháp mô phỏng số và phương pháp thực nghiệm đo áp lực của trang phục bó sát lên cơ thể người

- Là cơ sở khoa học để nghiên cứu chế tạo thiết bị thương mại đo áp lực của trang phục bó sát lên cơ thể người ứng dụng trong tính toán thiết kế

và sản xuất nhóm chủng loại trang phục này đảm bảo độ vừa vặn và tính tiện nghi trang phục, góp phần nâng cao giá trị sử dụng, hiệu quả kinh tế

và năng lực sản xuất sản phẩm may mặc đáp ứng như cầu ngày càng cao của thị trường trong nước và xuất khẩu

- Là một đóng góp có giá trị trong việc phát triển, gia tăng tri thức khoa học trong lĩnh vực thiết kế trang phục ở Việt Nam

6 GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN

- Đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ thiết kế ngược để xây dựng mô hình cấu trúc 3D cơ thể người từ dữ liệu chụp cắt lớp CT và mô hình bề mặt 3D từ dữ liệu quét 3D Mô hình 3D kết hợp mô phỏng cấu trúc phần đùi cơ thể người được sử dụng làm cơ sở dữ liệu đầu vào cho bài toán

mô phỏng quá trình tương tác cơ học giữa cơ thể người và quần áo trong quá trình mặc

- Đã nghiên cứu phương pháp mô phỏng số tính toán áp lực của quần gen định hình thẩm mỹ lên phần đùi cơ thể đảm bảo độ chính xác, tin cậy, khoa học và khách quan

- Đã thiết lập hệ thống đo áp lực của trang phục lên cơ thể người sử dụng cảm biến áp lực có giá thành hợp lý, thuận tiện sử dụng, có sai số nằm trong phạm vi cho phép về đo áp lực của trang phục lên cơ thể người

- Đã ứng dụng thành công phương pháp phần tử hữu hạn được tích hợp trong phần mềm tính toán ABAQUS/Explicit mô phỏng xác định áp lực của quần bó sát lên phần thân dưới cơ thể người trong quá trình mặc

- Đã xác định áp lực tiện nghi của quần bó sát lên phần thân dưới cơ thể người ứng dụng xây dựng công thức tính toán kích thước thiết kế quần

bó sát đảm bảo tính tiện nghị áp lực cho đối tượng nữ thanh niên Việt Nam độ tuổi từ 18 đến 25

VII NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN

- Xây dựng được mô hình 3D kết hợp mô phỏng bề mặt và cấu trúc phần đùi cơ thể người gồm ba thành phần chính: da, xương và mô mềm trên cơ sở dữ liệu quét 3D cơ thể người và dữ liệu chụp cắt lớp CT phần thân dưới cơ thể

- Xây dựng thành công mô hình mô phỏng tính toán áp lực của quần bó sát lên phần thân dưới cơ thể người tạo tiền đề khoa học cho phương pháp mô phỏng số quá trình mặc quần của con người - đây là một quá trình tương tác cơ học động trong đó hệ tiếp xúc bao gồm bốn thành phần (quần áo, da, mô mềm và xương) và ba bề mặt tiếp xúc (quần áo tiếp xúc với da, da tiếp xúc với mô mềm và mô mềm tiếp xúc với xương)

- Thiết lập hệ thống đo áp lực của quần áo bó sát lên cơ thể người sử dụng cảm biến lực là hệ thống đo trực tiếp áp lực của quần áo lên cơ thể người đầu tiên tại Việt Nam để phục vụ công tác thu thập dữ liệu thực nghiệm thiết kế kỹ thuật trong ngành May

- Ứng dụng thành công phương pháp phần tử hữu hạn được tích hợp trong phần mềm tính toán ABAQUS/Explicit để tính toán mô phỏng áp lực, sự phân bố áp lực của quần bó sát lên phần đùi cơ thể người, xây dựng phương trình tương quan giữa áp lực của quần bó sát lên cơ thể người với độ giãn ngang của vải, xác định khả năng biến dạng kích thước của cơ thể khi mặc quần bó sát Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định áp lực tiện nghi của quần bó sát lên phần thân dưới cơ thể là cơ

sở khoa học xây dựng công thức tính toán kích thước thiết kế quần bó sát có khả năng chỉnh hình cơ thể đảm bảo tính tiện nghi áp lực

VIII KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN

Luận án gồm 3 chương:

- Chương 1: Nghiên cứu tổng quan

- Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận

B NỘI DUNG LUẬN ÁN CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

Trong phần nghiên cứu tổng quan, luận án tập trung tìm hiểu, phân

tích ưu nhược điểm của các phương pháp và thiết bị đo áp lực trang phục lên cơ thể người như:

- Phương pháp đo trực tiếp

- Phương pháp đo gián tiếp

- Phương pháp mô phỏng

Với phương pháp đo trực tiếp, phần nhiều các trang thiết bị sử dụng cảm biến đo áp lực để đo áp lực của quần áo lên cơ thể (các phần

tử cảm biến được chèn vào giữa cơ thể người và quần áo) [1] Kết quả

đo được thể hiện trên màn hình máy tính Phương pháp này có ưu điểm cho kết quả chính xác và kết quả hiển thị trực tiếp trong khi đo, từ đó ta

có thể lập biểu đồ phân bổ áp lực quần áo trên tất cả các vùng trên cơ thể Nhược điểm thiết bị phức tạp, giá thành cao, đòi hỏi phải có các cảm biến áp lực kích thước nhỏ gọn và độ nhạy cao

Phương pháp đo gián tiếp, sử dụng các dụng cụ thiết bị đo độ giãn của vải, lực kéo giãn và tính toán áp lực vải trên cơ sở công thức Laplace [2] Ưu điểm của phương pháp này là thiết bị đơn giản, dễ sử dụng Nhược điểm chính là việc tính toán áp lực trên cơ sở công thức Laplace, mỗi loại trang thiết bị cần có công thức tính riêng và mất nhiều thời gian để xác định các thông số vật liệu, thông số mô hình tính toán

Phương pháp mô phỏng, hiện nay trên thế giới có nhiều nghiên cứu ứng dụng máy tính trong mô phỏng áp lực của quần áo lên cơ thể người [3,4] Các nghiên cứu đánh giá áp lực quần áo như thế nào là phù hợp với cơ thể người, tức là ngưỡng chịu đựng tối đa cơ thể người khi mặc quần áo bó sát mà vẫn cảm thấy thoải mái Về cơ bản phương pháp này dựa trên mô phỏng vải, mô phỏng cơ thể người và mô phỏng sự tương tác cơ học giữa quần áo và cơ thể người mặc Kết quả áp lực quần

áo lên cơ thể người được thể hiện bằng biểu đồ màu sắc khác nhau, cũng có thể lượng hóa được giá trị áp lực quần áo trên từng vùng cơ thể người mặc

Kết quả nghiên cứu tổng quan của các trình trong và ngoài nước cho thấy, áp lực của quần áo bó sát lên cơ thể người mặc là yếu tố rất quan trọng để đánh giá độ vừa vặn và tính tiện nghi của trang phục Do

đó tác giả của luận án lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xác định áp lực của quần mặc bó sát lên cơ thể người bằng phương pháp mô phỏng số và

thực nghiệm” Mục đích nghiên cứu của luận án là xác định áp lực và

áp lực tiện nghi của trang phục sát lên cơ thể người nhằm tạo tiền đề cho việc thiết kế kỹ thuật các sản phẩm may mặc thông dụng và chuyên dụng đảm bảo tính tiện nghi áp lực như các sản phẩm yêu cầu tạo áp lực lên cơ thể: quần áo nâng cao thành tích thi đấu của vận động viên, tăng khả năng hồi phục của người bệnh sau phẫu thuật, trang phục chỉnh hình

thẩm mỹ, tất nén chống giãn tĩnh mạch v.v

Nghiên cứu này góp phần tạo ra một số loại hình sản phẩm khoa học và công nghệ mới có hàm lượng chất xám cao, nâng cao hiệu quả kinh tế và năng lực sản xuất cho ngành công nghiệp Dệt May Việt Nam

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu chính của luận án là:

- Áp lực quần mặc bó sát lên cơ thể người

- Hệ thống thực nghiệm đo áp lực quần áo mặc bó sát lên cơ thể người

2.1.1 Cơ thể người

Đối tượng nghiên cứu của luận án là phần thân dưới cơ thể nữ thanh niên Việt Nam có độ tuổi từ 18 đến 25, chiều cao từ 156 ÷ 161cm, vòng ngực từ 84 ÷ 87cm, chỉ số BMI 18,5 ÷ 22.9 Các thông số kích thước cơ bản phù hợp với cỡ 158B (86-90) theo tiêu chuẩn TCVN 5782-2009 [61]

2.1.2 Vải dệt kim sử dụng may quần mặc bó sát

Vải dệt kim là một trong những loại vải được sử dụng rộng rãi trong may mặc, đặc biệt là các sản phẩm mặc sát cơ thể người do tính chất quý của loại vải này như tính mềm mại, co giãn tốt, tính thoáng khí, hút ẩm Trong nghiên của luận án, mẫu vải dệt kim đàn tính cao sử dụng may quần gen định hình thẩm mỹ của hãng Uniqlo Nhật Bản được lựa chọn để nghiên cứu Các thông số kỹ thuật của mẫu vải như sau:

- Thành phần nguyên liệu: 92% Polyamit, 8% Spandex

Hình 2.1 Ảnh chụp cấu trúc bề mặt của vải

(a) mặt phải, (b) mặt trái

2.1.3 Cảm biến đo áp lực của quần áo lên cơ thể người mặc

Hiện nay có nhiều phương pháp đo lực của quần áo mặc bó sát lên

cơ thể người, nhưng thông dụng nhất là phương pháp đo thực nghiệm sử dụng cảm biến dạng áp điện trở Cảm biến Flexiforce A201 của hãng Tekscan Hoa Kỳ được nghiên cứu lựa chọn để thiết kế chế tạo hệ thống

đo áp lực của quần áo bó sát lên cơ thể người mặc Cảm biến Flexiforce

là một cảm biến đo lực dựa trên mối quan hệ của điện trở và áp lực Khi cảm biến không chịu lực tác dụng, trở kháng cảm biến ở mức cao Khi lực tác dụng đặt lên cảm biến, giá trị trở kháng giảm Ta có thể đọc được giá trị trở kháng này bằng cách dùng đồng hồ đo điện để đo điện trở giữa hai chân ngoài cùng của cảm biến Cảm biến có kích thước nhỏ gọn, dải đo đáp ứng được yêu cầu khảo sát áp lực của trang phục lên cơ

thể người từ 0 đến 50 mmHg [62, 63]

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Mô phỏng số áp lực của quần mặc bó sát lên phần đùi cơ thể người

- Xây dựng mô hình hình học phần chi dưới cơ thể người bằng phương

pháp quét 3D

- Xây dựng mô hình cấu trúc và mô hình thuộc tính phần đùi cơ thể người từ dữ liệu chụp cắt lớp CT và dữ liệu quét 3D cơ thể người

- Xác định mô hình thuộc tính của vải sử dụng trong nghiên cứu

- Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn được tích hợp trong phần

mềm tính toán ABAQUS để xây dựng bài toán mô phỏng số áp lực của quần mặc bó sát lên phần đùi cơ thể người

2.2.2 Nghiên cứu thiết lập hệ thống đo áp lực của quần áo bó sát lên

cơ thể người sử dụng cảm biến

- Thiết kế nguyên lý hoạt động của hệ thống đo áp lực sử dụng cảm biến

FlexiForce

- Thiết lập hệ thống đo áp lực và phần mềm kết nối mạch xử lý với máy tính hiển thị kết quả đo áp lực

- Thiết lập bộ gá đầu đo phù hợp yêu cầu đo áp lực tại các vị trí khác

nhau trên cơ thể người mặc

- Đánh giá kết quả thực nghiệm đo áp lực quần mặc bó sát lên cơ thể người

- So sánh đánh giá kết quả xác định áp lực quần áo bó sát lên cơ thể

người bằng phương pháp mô phỏng tính toán với phương pháp đo thực nghiệm sử dụng hệ thống đo bằng cảm biến FlexiForce

2.2.3 Nghiên cứu thực nghiệm đo áp lực và xác định áp lực tiện nghi của quần bó sát lên cơ thể người

- Nghiên cứu xác lập các điều kiện thực nghiệm đo áp lực của quần mặc

bó sát lên cơ thể người

- Nghiên cứu xác định áp lực tiện nghi lên vùng bụng, vùng mông và vùng đùi cơ thể người mặc

- Xây dựng công thức tính toán kích thước thiết kế quần mặc bó sát cho

đối tượng nữ thanh niên Việt Nam đảm bảo tính tiện nghi áp lực trong quá trình sử dụng

2.3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, công trình

liên quan đến nội dung nghiên cứu của luận án, phân tích đánh giá những vấn đề đã được nghiên cứu, những vấn đề còn tồn tại từ đó xác định hướng nghiên cứu phù hợp với điều kiện thực tiễn ở Việt Nam

- Phương pháp mô phỏng số áp lực quần mặc bó sát lên cơ thể người:

+ Xây dựng mô hình 3D phần đùi cơ thể người kết hợp từ dữ liệu quét 3D cơ thể người và ảnh chụp cắt lớp CT

+ Ứng dụng phương pháp PTHH được tích hợp trong phần mềm tính toán ABAQUS để mô phỏng xác định áp lực quần mặc bó sát lên cơ thể người

- Phương pháp thử nghiệm:

+ Xác định các đặc trưng cơ học của mẫu vải sử dụng may quần mặc bó sát + Thu thập bộ dữ liệu quét 3D và ảnh chụp cắt lớp CT cơ thể người

- Phương pháp thực nghiệm: Đo áp lực quần mặc bó sát lên cơ thể

người bằng thiết bị đo áp lực của tác giả và nhóm nghiên cứu chế tạo

- Phương pháp tính toán kích thước thiết kế quần áo: Dựa trên công

thức xác định độ giãn tương đối của vải dệt kim đàn tính cao sử dụng trong may quần mặc bó sát; Mối quan hệ tuyến tính giữa độ giãn ngang của vải và áp lực của vải lên cơ thể người để xây dựng công thức tính kích thước thiết kế ống quần theo khoảng giá trị áp lực tiện nghi lên

vùng đùi cơ thể người mặc

- Phương pháp đánh giá chủ quan: Nghiên cứu tiến hành khảo sát đánh

giá cảm nhận áp lực chủ quan của 30 người mặc tại các vị trí vòng bụng,

vòng mông và vòng đùi sau khi mặc 5 mẫu quần gen theo thang đánh

giá các mức cảm nhận của người mặc

- Phương pháp xử lý và phân tích số liệu thực nghiệm:

+ Sử dụng phần mềm Excel để thống kê phân tích các số liệu nhân trắc; lựa chọn 30 đối tượng có độ lệch chuẩn SD về chiều cao, cân nặng, vòng bụng, vòng mông, vòng đùi và chỉ số BMI phù hợp yêu cầu của nghiên cứu Thống kê kết quả đo và mức cảm nhận áp lực tối ưu của quần mặc bó sát lên cơ thể người

+ Sử dụng phần mềm SPSS 20 phân tích số liệu thống kê, xây dựng biểu

đồ xác định khoảng giá trị áp lực tối ưu lên từng vùng cơ thể người mặc

2.3.1 Phương pháp mô phỏng số áp lực của ống quần lên phần đùi

cơ thể người

Để mô phỏng xác định áp lực quần mặc bó sát lên cơ thể người, trước hết cần xây dựng mô hình 3D mô phỏng phần đùi thể người và ống quần, xác định được mô hình thuộc tính cơ thể người và vải sử dụng trong nghiên cứu Quá trình mô phỏng được thực hiện theo lưu đồ quá trình mô phỏng tính toán như hình 2.2

Hình 2.2 Lưu đồ quá trình mô phỏng số áp lực quần bó sát

lên phần đùi cơ thể người

2.3.1.1 Xây dựng bộ dữ liệu quét 3D và ảnh chụp cắt lớp CT phần chi dưới cơ thể

o Cơ sở lựa chọn số lượng đối tượng tham gia thử nghiệm

Để đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của các mẫu sử dụng trong nghiên cứu về nhân trắc học ngành may [64], quá trình lựa chọn mẫu được tiến hành qua các bước sau:

Bước 1: Nghiên cứu đã tiến hành khảo sát nhân trắc theo phương pháp

truyền thống để lựa chọn ra 350 nữ sinh của Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp có kích thước cơ bản phù hợp với cỡ 158B(86-90) theo tiêu chuẩn TCVN 5782-2009 [61]

Bước 2: Dựa vào công thức xác định cỡ mẫu (2.1), tiến hành lựa chọn

nhóm đối tượng phục vụ nghiên cứu cho luận án trong 350 nữ sinh ở trên theo các yêu cầu cụ thể sau:

 (2.1)

trong đó: t là độ sai số chuẩn; s là độ lệch chuẩn; e là sai số của tập hợp

Luận án chọn số lượng tối thiểu theo công thức xác định cỡ mẫu mà vẫn

đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy kết quả nghiên cứu [64] Với mức

xác suất thường được sử dụng trong nghiên cứu nhân trắc lấy p = 95%;

độ sai số chuẩn t = 2,58; sai số của tập hợp e = 0,5; độ lệch chuẩn vòng mông s = 0,65, nghiên cứu lựa chọn số lượng là12 đối tượng

o Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu[65]

- Máy quét toàn thân NX- 16 3D Body Scanner của hãng [TC]² tại

phòng máy đo 3D của Viện Dệt May

- Máy chụp cắt lớp vi tính CT hãng SIEMENS tại bệnh viện Đại học Y

Hà Nội

o Quá trình Xây dựng bộ dữ liệu quét 3D và ảnh chụp cắt lớp CT

phần chi dưới cơ thể

Bước 1: Tập huấn cho nhóm đối tượng tham gia nghiên cứu các yêu cầu

kỹ thuật khi đo

Bước 2: Thu thập bộ dữ liệu số hóa cơ thể người từ máy quét toàn thân 3D

Bước 3: Thu thập bộ dữ liệu ảnh chụp cắt lớp từ máy chụp cắt lớp CT 2.3.1.2 Phương pháp xây dựng mô hình 3D mô phỏng hình dạng, cấu trúc kích thước phần đùi cơ thể người

o Xây dựng mô hình 3D phần đùi cơ thể từ dữ liệu chụp cắt lớp CT

Với mục đích phát triển mô hình cơ sinh học phù hợp với ứng dụng nghiên cứu trong lĩnh vực dệt may y sinh Nghiên cứu tiến hành xây dựng mô hình cấu trúc kết hợp dữ liệu quét 3D cơ thể người và ảnh

chụp cắt lớp CT, mô hình xây dựng đáp ứng được các tính chất cơ bản như tính đồng nhất và tính thực dụng trong nghiên cứu mô phỏng số Quá trình được thực hiện với sự trợ giúp của phần mềm thiết kế 3D Solidwords, đây là phần mềm được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực cơ khí, chế tạo máy và mô phỏng tính toán, hiện đạng được dùng phổ biến

ở Việt Nam Hình 2.5 mô tả sơ đồ khối quá trình xây dựng mô hình cấu trúc 3D cơ thể người từ các ảnh chụp cắt lớp CT

Hình 2.5 Sơ đồ khối quá trình xây dựng mô hình cấu trúc 3D cơ thể người.

o Xây dựng mô hình 3D chi dưới cơ thể từ dữ liệu quét 3D cơ thể người

Hình 2.6 Lưu đồ quá trình xử lý mẫu quét [13]

o Xây dựng mô hình 3D kết hợp

Kết quả nghiên cứu cho thấy các mô hình 3D ứng dụng trong thiết

kế sản phẩm ngành may và khảo sát nhân trắc học thông thường ở trạng thái đứng, ví dụ như tư thế đứng trong máy quét 3D của hãng [TC]2, mô hình ma-nơ-canh ảo sử dụng trong thiết kế và thử sửa sản phẩm may của các phần mềm chuyên ngành may như Opitex, Lectra 3D, Accumark V-Stitcher [25, 26] Để nâng cao tính ứng dụng trong nghiên cứu và phát triển các sản phẩm may mặc của mô hình cấu trúc 3D được xây dựng từ

bộ dữ liệu chụp cắt lớp CT trong tư thế nằm ngang (tư thế cố định khi chụp cắt lớp CT), nghiên cứu đề xuất xây dựng mô hình kết hợp theo sơ

đồ hình 2.7

Hình 2.7 Sơ đồ khối quá trình xây dựng mô hình 3D kết hợp

2.3.1.3 Mô phỏng quá trình mặc ống quần vào phần đùi cơ thể

a Các giả thiết của quá trình mô phỏng

Kế thừa các giả thiết trong nghiên cứu [26, 27, 28], mô hình cơ thể người sử dụng trong nghiên cứu bao gồm ba thành phần chính là xương,

mô mềm và da Xương được coi là vật liệu tuyệt đối cứng và không chịu biến dạng trong quá trình mặc, da và mô mềm được giả thiết là vật liệu đàn hồi tuyến tính, đồng nhất và đẳng hướng Ứng xử cơ học của da và

mô mềm được giả thiết là đàn hồi tuyến tính, dị hướng trực giao

b Mô hình thuộc tính cơ thể người và vải sử dụng trong nghiên cứu

Bảng 2.1 Các thông số cơ học đặc trưng của cơ thể người [24]

Khối lượng riêng (tấn/mm 3 )

- Nhập dữ liệu vào phần mềm

- Ghép xương vào mô hình 3D

Mô hình thuộc tính cơ thể người được xác định dựa trên các kết quả nghiên cứu đã được công bố trước đây Các thông số cơ học đặc trưng của xương, da và mô mềm cơ thể người được trình bày trong bảng 2.1

2.3.2 Nghiên cứu thiết lập hệ thống đo áp lực của quần áo bó sát lên

cơ thể người sử dụng cảm biến áp lực

Để đánh giá độ tin cậy của kết quả mô phỏng tính toán, kết quả thu được từ nghiên cứu mô phỏng sẽ được đánh giá bằng thực nghiệm Do trong điều kiện nghiên cứu của Việt Nam chưa có thiết bị đo áp lực của quần áo trực tiếp trên cơ thể người mặc Nghiên cứu tiến hành thiết lập

hệ thống đo áp lực đáp ứng các yêu cầu nội dung của luận án đặt ra Dựa trên các điều kiện về linh kiện, khả năng chế tạo, giá thành so với thiết

bị đồng bộ của nhà sản xuất, nghiên cứu đã phân tích ưu nhược điểm, nguyên lý cấu tạo và hoạt động của các loại cảm biến lực sử dụng trong

đo áp lực quần áo lên cơ thể người (nội dung chi tiết được trình bày

trong phần phụ lục 1 của luận án) Nghiên cứu lựa chọn cảm biến

FlexiforceA201 để thiết kế hệ thống đo với các tính năng cơ bản như sau: Thiết bị có dải đo đáp ứng yêu cầu khảo sát áp lực trang phục lên

cơ thể người từ 0 đến 7000 Pa (khoảng 50 mmHg); sai số trong vùng cho phép; thiết bị kết nối với cổng USB máy tính qua bộ thu phát không dây Phần mềm cho phép hiển thị kết quả đo ở dạng biểu đồ và dạng hiển thị số

2.3.3 Nghiên cứu thực nghiệm đo áp lực và xác định áp lực tiện nghi của quần bó sát lên cơ thể người

Dựa trên kết quả mô phỏng áp lực của ống vải lên mô hình phần đùi

cơ thể người mặc theo các độ giãn khác nhau, giá trị áp lực và sự phân

bố áp lực tại các vùng trên phần đùi cơ thể người mặc được nghiên cứu phân tích và thu thập Các kết quả này được sử dụng làm cơ sở tham chiếu, lượng hóa các giá trị áp lực tại các vị trí cần đo, từ đó giúp cho quá trình đo thực nghiệm được dễ dàng và rút ngắn được thời gian đo, tránh được sai số chủ quan của người đo như đặt cảm biến bị lệch, cơ thể người đo chưa đúng tư thế…

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết quả mô phỏng tính toán áp lực của quần áo bó sát lên cơ thể người

3.1.1 Kết quả xây dựng mô hình 3D kết hợp mô phỏng bề mặt và cấu trúc phần đùi cơ thể người

3.1.1.1 Dữ liệu quét 3D cơ thể người