Дослідження та розробка базових конструкцій корсетних виробів з урахуванням морфологічних та фізіологічних чинників

Практичне значення роботи полягає в тому, що:

розширено існуючу типологію жіночих фігур за ознакою форми грудних залоз, що забезпечить підвищення рівня задовільненості споживачів корсетними виробами промислового виробництва;

розроблена систематизація дозволила спроектувати базові конструкції корсетних виробів з поліпшеними ергономічними властивостями;

виявлено зв'язки при трансформації конструкцій корсетних виробів, які є основою для впровадження прикладної САПР у промисловість;

сформовано комплекс вихідних даних для проектування промислових манекенів типових фігур та для розробки державних стандартів на типові форми поверхонь грудних залоз та на промислові манекени;

отримано патент на винахід конструкції манекену для контролю якісної та ергономічної посадки корсетних виробів;

розроблені базові конструкції та механізм їх трансформування впроваджено на АТ "Глорія" (м.Київ);

теоретичні та практичні результати роботи використовуються в лекційних курсах "Основи прикладної антропології" та "Основи конструювання одягу з елементами САПР" в ДАЛПУ.

Особистий внесок здобувача полягає в постановці та вирішенні основних теоретичних та експериментальних задач. За безпосередньою участю автора розроблено методики досліджень, наукові положення, планування й проведення експерименту та обробка отриманих даних. Автору належать основні ідеї, узагальнення та висновки.

Апробація роботи. Основні теоретичні положення та результати роботи доповідались та одержали позитивну оцінку на розширеному межкафедральному семінарі кафедри технології й конструювання швейних виробів у 1998 році; на наукових конференціях молодих вчених та студентів ДАЛПУ(1993, 1994рр.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 7 друкованих робіт та 1 патент.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел, що містить 109 найменувань, та додатків.

Основна частина роботи виконана на 150 сторінках машинописного тексту та містить 38 рисунків та 7 таблиць. Додатки займають 15 сторінок, містять 3 рисунки та 8 таблиць.

2. Зміст роботи

У вступі обгрунтовано актуальність теми, подано короткий аналіз стану проблеми, сформульовано наукову новизну та практичну цінність роботи, визначено мету та задачі дослідження.

В першому розділі виконано аналіз літературних джерел щодо сучасного процесу проектування корсетних виробів та визначено особливості потрібної вихідної інформації.

Враховуючи те, що корсетні вироби щільно прилягають до фігури, вважається, що їх конструкцію можна розглядати як розгортку-оболонку поверхні. Але корсетні вироби не лише копіюють фігуру, а й піддають її певним деформаціям. При цьому між фігурою та виробом виникають сили взаємодії. Допустимий тиск на поверхню тіла визначено лікарями-гігієністами в межах внутрішнього тиску крові в капілярах, тобто 10-15 мм рт.ст. Тому основною вимогою до корсетних виробів є урахування форми грудних залоз для забезпечення високих ергономічних показників.

Проведений аналіз показав, що в промисловості процес проектування корсетних виробів промислового виробництва здійснюється за методом типового проектування. Діючі базові конструкції, а також конструкції моделей-модифікацій одержують шляхом послідовного уточнення. Побудова конструкцій здійснюється за розрахунково-графічним методом, який віднесений до наближених методів і вимагає послідовного уточнення під час примірок. Аналіз літературних джерел дозволив встановити, що перспективним є метод проектування корсетних виробів як трьохвимірних обєктів, тому й вихідна інформація про поверхню фігури має містити її трьохвимірні параметри.

Проте розмірна характеристика типових фігур, надана в ОСТ 17-497-83 "Изделия швейные. Типовые фигуры женщин. Размерные признаки для проектирования корсетных изделий.", містить дискретні розмірні ознаки, що не описують форму поверхні фігури, а також не враховують різноманітність форм в межах одного типорозміру. Для урахування ергономічних вимог до конструкції корсетного виробу під час моделювання її остаточної поверхні необхідно мати класифікацію існуючих форм грудних залоз та величини їх можливого деформування.

Проведений аналіз дозволив конкретизувати мету та визначити задачі подальших досліджень.

В другому розділі розроблено теоретичну основу для побудови класифікаційної схеми форм грудних залоз.

Аналіз ОСТ 17-497-83 показав, що існуюча розмірна характеристика типових жіночих фігур не дозволяє отримати чітке уявлення про характер поверхні фігури, і навіть побудувати її точковий каркас. Розмірна типологія не враховує те, що до однієї розмірно-повнотної групи можуть належати жінки, які мають грудні залози різних форм, взаєморозташування антропометричних точок та різну кривизну поверхні. Тому в основу побудови класифікаційної схеми форм грудних залоз було покладено індексний принцип задання поверхні, який вперше запропонований у даній роботі для характеристики форми грудних залоз.

Типи описано низкою стереометричних параметрів (рис.1). Визначальними ознаками класифікації було прийнято:

співвідношення площі основи грудної залози та її висоти;

кривизну поверхні грудної залози;

висоту соскової точки.

Рис.1. Стереометричні параметри грудної залози.

В даному розділі було визначено правила та умови проведення обміру фігур. Обмір проводився по оголеній фігурі з метою виключення деформацій поверхні з боку корсетних виробів. Було уточнено методику визначення місць розташування деяких антропометричних точок та введено низку нових розмірних ознак. Форма лінії основи грудної залози визначалась за допомогою шаблонів.

Показником, що характеризує здатність грудних залоз деформуватись під дією зовнішніх сил, вперше було прийнято модуль пружної основи (Н/м³), взятий з теорії місцевих пружних деформацій:

де P - вага вантажу, Н;

S - осадка основи, м;

F - площа контакту основи з вантажем, м².

Визначення модуля пружної основи здійснювалось з використанням нових розмірних ознак В_гз1 та В_гз2, що характеризують висоту грудної залози відносно грудної клітини до та після навантаження постійною вагою, які вимірюються в положенні лежачи із застосуванням спеціально запропонованого пристрою.

де d - діаметр круглої пластини, що знаходиться в контакті з грудною залозою, м^2;

Вгз₁-Вгз₂ - осадка грудної залози під дією вантажу, м.

Отже, запропонована програма обміру забезпечує отримання інформації про параметри недеформованої поверхні фігури та її властивості щодо зміни поверхні під дією зовнішнього тиску. В даному розділі обгрунтовано об'єм та склад виборки для проведення обміру, складено бланк обміру та анкету опитування осіб, які обмірювались.

В третьому розділі наведено порядок визначення параметрів типів грудних залоз.

В результаті проведеного обміру кожен об'єкт було описано за допомогою багатовимірної ознаки Х={х₁, х₂, ..., х₉}, де х_і - стереометричний параметр (індекс) форми. Задача дослідження формулювалась таким чином: на основі даних, що містяться у множині Х (Х={Х₁, Х₂, ..., Х_k} - вектор вимірів, k=270), розбити множину об'єктів на m підмножин П₁, П₂, ..., П_m так, щоб кожен об'єкт належав одній і лише одній підмножині розбиття та щоб об'єкти, які належать одній і тій самій підмножині, були схожі, а об'єкти, які належать різним підмножинам, були різнородними.

Вирішення задачі групування об'єктів здійснювалось за методом кластерного аналізу. З метою отримання безрозмірних ознак об'єктів їх було попередньо пронормовано за формулою

де Х - вихідне значення змінної;

Хср - середнє значення змінної.

Мірою близькості об'єктів було обрано звичайну євклідову відстань:

У відповідності з поставленою задачею було обрано адаптивний алгоритм, що використовує поняття "еталонних точок". В результаті групування було сформовано класифікаційну схему, яка містить 6 основних та 6 похідних типів форм грудних залоз. Вважається, що похідні типи утворюються в результаті вікових деформацій грудних залоз і це є наслідком функціональних змін в організмі. Після віднесення об'єктів до того чи іншого кластеру кінцеві параметри типів визначалися як середнє арифметичне для всіх об'єктів кластерів:

де П_i - i-та ознака центру ваги кластеру;

Х_ij - i-та ознака j-го об'єкту кластеру;

р - кількість об'єктів кластеру.

За визначеними параметрами було побудовано лінійні каркаси 12-ти типів грудних залоз, кожен з яких заданий чотирма радіальними перерізами. Перерізи проходять через вісь Y та антропометричні точки лінії основи грудної залози: латеральну, медіальну, "корінь" та точку основи. Порівняльний аналіз відповідно основних та похідних типів означених форм показав, що в результаті вікових деформацій змінюється взаєморозташування антропометричних точок та форма лінії основи грудної залози.

Вивчення характеру розподілу модуля пружної основи дозволило проводити подальші розрахунки величин деформацій грудних залоз без розбиття вибірки на класи за ознакою модуля пружної основи.

В четвертому розділі викладено принцип задання рівня ергономічності конструкції бюстгальтера на етапі формування її поверхні.

Теоретичними методами було встановлено функціональну залежність між деформаціями поверхні грудних залоз та величинами питомого тиску на їх поверхню з боку бюстгальтера. Задача визначення зусиль, що виникають у конструкції в процесі експлуатації, в загальному вигляді являє собою просторову задачу теорії пружності. Для досягнення прикладних результатів було надано спрощену модель грудної залози (рис.2): на першому етапі розраховувались зусилля в конструкції; на другому етапі визначались переміщення поверхні пружного тіла (грудної залози) в окремих точках, що відповідають зусиллям в елементах конструкції.

Припускається, що на конструкцію діє навантаження, яке аналогічно діє й на грудну залозу. Розподіл навантажень на вигнутих елементах BD та DC в загальному вигляді було надано залежністю

де q₀ - найбільше значення тиску в межах гігієнічно допустимих норм (q₀=15 мм рт.ст.).

Для визначення зусиль в елементах конструкції було знайдено рівнодіючі навантаження на вигнутому елементі ВС, використовуючи рівняння рівноваги:

еX=0; еY=0; еMв=0.

Нормальні зусилля у відповідних елементах визначалися за методом перерізів. Проектуючи всі зусилля на радіальну вісь та нехтуючи величинами другого порядку малості, було отримано співвідношення

де N - погонні нормальні зусилля, Н/м²;

r - первісний радіус кривизни поверхні, м;

k - модуль пружної основи грудної залози, Н/м³;

w - радіальне переміщення, м.

За даним законом було визначено радіальні переміщення грудної залози в дискретних точках поверхні із заданими первісними радіусами (що тотожнє стисканню грудної залози). Для розрахунків було прийнято експериментально визначену величину k=102,9 Н/м³.

За виведеним рівнянням розраховувались величини пружних деформацій кожного типу грудної залози (рис.3). У разі перевищення бюстгальтером встановлених деформацій його конструкція не може вважатись ергономічною. Внесення отриманих величин деформацій в лінійні каркаси грудних залоз дозволило побудувати лінійні каркаси їх апроксимованих поверхонь. Видима схожість деяких креслень зумовила необхідність їх групування, яке здійснювалось за методом кластерного аналізу із застосуванням агломеративного ієрархічного алгоритму (алгоритм "середнього зв'язку"). Послідовність об'єднань кластерів було представлено у вигляді дендрограми, яка графічно зображує ієрархічну структуру, породжену матрицею схожості та правилом об'єднання об'єктів у кластери. За результатами об'єднання отримано 4 базові форми поверхонь бюстгальтерів (А, Б, В, Г). Застосування комп'ютерної техніки (стандартних програм трьохвимірного проектування 3D-MAX, Master-CAM, AutoCAD) дозволило побудувати на основі лінійних каркасів безперервні поверхні базових форм бюстгальтерів.

Рис.3. Діаграма радіальних переміщень поверхонь грудних залоз в дискретних точках на ділянці ВD.

Методом вихідних розгорток поверхонь побудовано 4 базові конструкції бюстгальтерів означених форм. Розгортки-шаблони деталей чашок побудовано методом нарисної геометрії, розгортки-шаблони стану - методом геоліній. Для приведення розгорток до вигляду лекал на них було нанесено типові членування.

Для перевірки посадки макетів бюстгальтерів базових форм було використано манекен спеціальної конструкції, на який отримано патент (патент №2052971).

В п'ятому розділі описано експериментальну частину роботи, яка полягала у встановленні принципів трансформування конструкції бюстгальтеру з урахуванням типів грудних залоз та промисловій апробації результатів роботи.

Порівняльний аналіз конструкцій бюстгальтерів базових форм дозволив встановити формоутворюючі конструктивні параметри: розхил медіальної витачки чашки, ширину медіальної нижньої деталі чашки, довжину бокового зрізу латеральної нижньої деталі чашки.

Визначений механізм трансформування (табл.1) дозволяє будувати конструкції різних форм на основі однієї базової форми. Апробація результатів роботи виконувалась в умовах АТ "Глорія" в м.Києві. Об'єктами апробації були розроблені конструкції бюстгальтерів базових форм, встановлений механізм їх трансформування, а також спеціально розроблений манекен для перевірки посадки корсетних виробів.

Аналіз діючих конструкцій бюстгальтерів, які використовуються на підприємстві, показав, що промислове виробництво задовольняє споживачів лише одного типу.

Оцінка економічної ефективності проводилась із застосуванням елементів функціонально-вартісного аналізу. Показниками ефективності є: зниження витрат часу на розробку однієї моделі Dt - 32%, ріст продуктивності праці конструктора DПП - 48%, економія матеріалів за рахунок виключення повторного макетування DЕм - 33%. Збільшення відсотку задовільненості споживачів корсетними виробами промислового виробництва та зниження травмонебезпеки конструкцій для здоров'я складає соціальний ефект від впровадження у виробництво результатів даної роботи.

Величини приростів в конструктивних точках деталей чашок бюстгальтерів для переходу до різних типів.

Загальні висновки по роботі

Встановлено, що корсетні вироби, щільно прилягаючи до тіла людини, здійснюють тиск на опорову поверхню, що приводить до негативних впливів на фізіологію людини. Сучасні корсетні вироби виготовляються однієї форми, що не охоплює різноманітність форм грудних залоз.

Визначено, що сучасна класифікація та розмірні ознаки фігур не забезпечують достатню інформацію для побудови конструкцій корсетних виробів. Розроблено нову методику визначення антропометричних ознак та вперше створено типологію грудних залоз за їх формою, а встановлені типи параметрично описано.

Розроблено методику визначення тиску на грудну залозу з боку корсетних виробів, що дає можливість визначити остаточну форму апроксимованої поверхні за класифікаційними ознаками.

Вперше розроблено інформаційні моделі типів грудних залоз для побудови їх розгорток та створення манекенів, призначених для перевірки якості посадки корсетних виробів.

Розроблено та патентно захищено манекен, що відтворює поверхні різних типів грудних залоз за їх класифікаційними ознаками, призначений для оцінки якості посадки виробів.

Побудовано розгортки визначених форм поверхонь грудних залоз та встановлено їх провідні формоутворюючі параметри.

Вилучено базовий варіант розгортки та розроблено механізм трансформування його в інші класифікаційні форми.

Одержані методичні розробки можуть бути використані для проведення масових антропологічних досліджень поверхонь грудних залоз з урахуванням їх фізіологічних властивостей для подальшого проектування корсетних виробів.

За темою дисертації опубліковано такі роботи

Пурченошвили Т.А., Кузнецова Н.Д. Разработка классификации форм грудных желез с применением кластерного анализа // Creativitate. Tehnologie. Marketing. Materialele celui de-al II-lea Simpozion International Universitar Chisinau 28-29 mai 1997. - Editura "Tehnica" Universitatea Tehnica a Moldovei.- 1997. - С.120-124.

Пурченошвили Т.А. Исследование функции распределения упругости грудных желез // Creativitate. Tehnologie. Marketing. Materialele celui de-al II-lea Simpozion International Universitar Chisinau 28-29 mai 1997. - Editura "Tehnica" Universitatea Tehnica a Moldovei.- 1997. - С.125-128.

Кузнєцова Н.Д., Гладкіх О.В., Філімонова Т.А. Використання манекенів при проектуванні корсетних виробів // Легка пром-сть. - 1996. - №1. - С.54.

Патент №2052971 РФ, МПК 6 А41 Н5/02. Манекен для оценки качества посадки на фигуре корсетных изделий / Гладких Е.В., Филимонова Т.А. (UA); КТИЛП. - 4946491; Заявл. 17.06.91; Опубл. 27.01.96.; Бюл.№3.

Кузнецова Н.Д., Гладких Е.В., Филимонова Т.А. Об использовании манекенов при проектировании корсетных изделий // Тезисы докладов научной конференции молодых ученых и студентов. К.: ДАЛПУ. - 1993. - С.23.

Филимонова Т.А., Бирилло И.В., Гомонова О.В. Исследования по определению исходных данных при проектировании корсетных изделий // Тезисы докладов научной конференции молодых ученых и студентов. К.: ДАЛПУ. - 1993. - С.24.

Кузнецова Н.Д., Филимонова Т.А. Разработка классификации форм грудных желез и базовых конструкций корсетных изделий с учетом физиологического фактора // Збірник наукових праць молодих вчених та студентів. - К.: ДАЛПУ. - 1994. - С.23-24.

Филимонова Т.А., Бирилло И.В. Разработка рациональных базовых конструкций корсетных изделий бюстгальтерной группы с учетом анатомических и физиологических факторов // Збірник наукових праць молодих вчених та студентів. - К.: ДАЛПУ. - 1994. - С.24-25.

Резюме

Пурченошвілі Т.А. Дослідження та розробка базових конструкцій корсетних виробів з урахуванням морфологічних та фізіологічних чинників.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.04 "Технологія швейних виробів". Державна академія легкої промисловості України. Київ. 1998 р.

Основні положення опубліковано у 7 публікаціях. Робота містить теоретичні та експериментальні дослідження по удосконаленню процеса проектування корсетних виробів.

Визначено, що урахування ергономічних вимог до корсетних виробів є пріоритетним та передбачає контроль величин питомого тиску на поверхню тіла. Характеристика форм поверхонь грудних залоз та їх пружних властивостей, що є на теперішній час, не формалізована та не може бути використана як вихідна інформація для задання рівня ергономічності конструкції корсетного виробу, що проектується.

Запропоновано принцип параметричного задання форми грудних залоз. Застосовано показник модуля пружної основи для характеристики фізико-механічних властивостей грудних залоз. Встановлено рівень ергономічності бюстгальтерів у вигляді допустимих величин деформацій грудних залоз, перевищення яких робить конструкцію бюстгальтера неергономічною. Розроблено класифікації форм грудних залоз та базових конструкцій бюстгальтерів. Запропоновано манекен для оцінювання якості посадки корсетних виробів. Встановлено принцип трансформування конструкції бюстгальтерів. Приведено дані з ефективності використання результатів дослідження.

Резюме

Пурченошвили Т.А. Исследования и разработка базовых конструкций корсетных изделий с учетом морфологических и физиологических факторов.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.19.04 "Технология швейных изделий". Государственная академия легкой промышленности Украины. Киев. 1998 г.

Основные положения опубликованы в 7 публикациях. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию процесса проектирования корсетных изделий.

Определено, что учет эргономических требований к корсетным изделиям является приоритетным и предполагает контроль величин удельного давления на поверхность тела. Имеющаяся в настоящее время характеристика формы поверхности грудных желез и их упругих свойств не формализована и не может использоваться в качестве исходной информации для задания уровня эргономичности проектируемой конструкции корсетного изделия.

Предложен принцип параметрического задания формы грудных желез. Использован показатель модуля упругости для характеристики физико-механических свойств грудных желез. Установлен уровень эргономичности бюстгальтеров в виде допустимых величин деформаций грудных желез, превышение которых делает конструкцию бюстгальтера неэргономичной. Разработаны классификации форм грудных желез и базовых конструкций бюстгальтеров. Предложен манекен для оценки качества посадки корсетных изделий. Установлен принцип трансформирования конструкций бюстгальтеров. Приведены данные по эффективности использования результатов исследования.

Summary

T.A.Purchenoshvili. Investigation and development of basic designs of corset articles taking into account morphological and physiological factors.

Dissertation towards degree of Kandidat in Technical Science on speciality 05.19.04 "Technology of sewing articles". State Academy of Light Industry of Ukraine. Kyiv. 1998.

Main principles have been published in 7 publications. The work contains theoretical and experimental investigations on the improvement of the process of the corset articles design.

It has been determined that it is of high priority to take into account ergonomic requirements to corset articles and this supposes a control of values of specific pressure to the surface of the body. By the present, the characteristics of shape of surface of busts and their elastic properties have not been formalized and may not be used as a source information for setting the ergonomic level of the design developed.

The author has proposed the principle of parameter setting of the shape of busts. The elastic base modulus factor is used for the characteristic of physical-mechanical properties of busts. The brassiere ergonomic level is established in the form of tolerable values of the deformation of busts, exceeding these values makes the design of brassiere inergonomic. The classification of shapes of busts and basic designs of brassiere has been developed. The mannequin for the evaluation of the quality of fitting corset articles is proposed. The principle of the tranformation of brassiere designs has been established. The data on the efficiency of the use of the investigation results are provided.

Размещено на Allbest.ru