张羽晗,周 捷

(西安工程大学,陕西 西安710048)

运动过程中女性乳房震动过大会伤及乳房韧带,引发乳房疼痛,甚至可能会导致乳房下垂。Steve Haake[1]通过对乳房运动的研究发现,穿着运动文胸时,乳房在垂直方向的位移量是裸胸状态下的50%;普通文胸对乳房运动的控制作用仅为运动文胸的一半;女性运动时穿着运动文胸,乳房的位移和疼痛感明显减小。因此运动时穿着运动文胸比普通文胸有更好的保护乳房的作用。从造型上来说,运动文胸造型基本延续了普通文胸的结构和特点[2],但运动文胸通过其独特的结构设计和各部位面料不同的组合应用,在女性运动时对其乳房提供了一定的承托力和压力,减少了乳房的震动,从而起到对乳房的保护作用。

近年来关于运动文胸的研究热点集中在舒适性评价、压力分布、面料应用、造型设计等,研究发现文胸的罩杯设计、肩带等设计因素是运动文胸款式造型和功能性设计的重点[3],但探究运动文胸设计与其功能性关系的研究却较少。本文基于前人研究,结合内衣设计原理,对运动文胸的罩杯、肩带和底围等功能性设计进行了深入的探究,总结了运动文胸的设计原理与功能性,为运动文胸的优化和功能性研究提供更全面的科学理论依据。

1 乳房位移与人体运动的关系

周捷[4]基于前人的研究结论总结出人体穿着包裹型运动文胸(E-bras)、紧压型运动文胸(C-bras)和普通文胸在进行不同运动时3个方向的乳房平均位移(见表1)。

由表1可以看出,在乳房位移方向和运动方式相同的情况下,裸胸时乳房位移最大,穿着包裹型运动文胸时位移最小,与裸胸相比,跑步时穿着包裹型运动文胸最大能够减少乳房6 cm的位移;由于运动强度的不同,跑步时乳房位移程度最高,行走时最低;普通文胸对乳房位移的控制效果并不明显,对比裸胸位移数值变化不大。因此,女性运动时应选择穿着运动文胸来限制胸部运动,减小乳房位移,从而减轻运动时乳房的不适,达到保护乳房的目的。

White[10]和Mc Ghee[12]等认为运动文胸能够有效地减少乳房位移还有很多因素,如结构、面料织物的弹性、乳房硬度和人体特征等。本文主要结合运动文胸的结构设计探究运动文胸的功能性。

2 运动文胸功能性探究

2.1 罩杯设计

文胸主要由罩杯、鸡心、底围、肩带和后比组成,罩杯与下围的合体性决定了文胸的稳定性,因此罩杯部分的结构设计直接影响文胸的质量[13]。

普通文胸罩杯大致分为全罩杯、3/4罩杯和1/2罩杯,而运动文胸因为需要在运动时具备良好的稳定性,大多数都采用全罩杯设计。

运动文胸的罩杯设计功能性主要体现在包裹乳房、控制女性运动时乳房的位移、保证文胸的稳固性等方面,其结构设计和材料应用比普通文胸更细致。以SHOCK ABSORBER品牌某款运动文胸为例(见图1),此款文胸罩杯为全罩杯,罩杯厚度为薄模杯,面料涤纶含量96%,里料锦纶含量97%。罩杯内衬布经过精确拉伸去除弹性,目的是为了能在运动过程中稳定胸部。罩杯乳房根部位置采用的是高密度平行锁网设计,加强罩杯底部的牢固度从而能够减少乳房震动,而普通文胸通常采用加有钢圈的设计。人体运动时乳房与文胸摩擦次数较多,为了减少乳房的不适感,运动文胸的钢圈材质通常会比较柔软,或像此款文胸一样采用锁网设计,固定罩杯的同时具备舒适性。该款罩杯表面设计了两条贯穿胸部外围的立体裁剪线,降低了外层布料的弹性,贴合人体的同时也提高了罩杯稳定性。通过调查该款文胸500名购买者的评论反馈发现,86%的消费者认为该款文胸的减震效果良好、固定性强。可见,运动文胸罩杯设计功能性的体现需要结合人体工效学进行各部位结构和面料应用的设计,贴合人体的同时也要具备良好的功能性和稳定性。

表1 乳房移位的平均值和标准差单位:cm

2.2 肩带设计

无论运动文胸的造型还是功能性研究,肩带设计一直处于比较重要的位置。从基本造型上来说,市面上常见的运动文胸肩带类型可分为宽肩带、细肩带、可拆卸肩带、可调式肩带和普通固定双肩带。背部设计则有V字型、“工”(Y或T)字型、镂空式、交叉式和组合肩带这几种类型[14]。

图1 SHOCK ABSORBER品牌某款运动文胸

运动文胸的肩带设计需兼备功能性和美观性,其最主要的功能是承载乳房重量,提拉乳房,保持文胸的稳定[15]。女性穿着运动文胸时所承受的肩带压力由文胸质量和文胸所承担部分乳房质量组成[16],肩带两端分别受到乳房重力和后背的拉力作用,沿肩带方向,垂直于肩带与肩的接触面,受人体向上的支持力,在肩部还受肩斜向上的静摩擦力的作用。运动时肩带容易滑落是由于沿肩斜向上的作用力减弱或消失,因此在结构设计上,运动文胸肩带通常会设计成X或Y型,缩短两肩带之间的距离以更好地约束肩带外滑,增强运动文胸的稳定性。有的运动文胸品牌还会将肩带设计为可调节式,以便购买者结合自身感受调节肩带长度,提高适体性。

一般来说,运动文胸的肩带比普通文胸更宽,目的是提供更大面积的支撑力,分散压力,增强稳固性。面料上,运动文胸的肩带材料通常会设计成三层组合面料,在两层弹性面料中间添加一层海绵或其他填充物(见图2),由动量定理可以解释这样设计的原因,即:

式中 F为物体所受合外力的冲量;t为作用力的时间;m为物体的质量;v为速度。

因此,中间加入一层海绵或其他有效填充物,在m和v不变的情况下,增加了缓冲时间,从而减少了对肩膀的作用力F,即减轻了运动时肩带对肩膀所造成的合外力。这样设计不仅可以减少肩带对人体的压力,同时也提升了肩带的吸水性和舒适度。

图2 运动文胸肩带面料横截面

2.3 底围设计

Lawson的研究指出,女性运动时,乳房在运动过程中会受到强烈的加速度,运动文胸的作用就是减缓加速度,抑制乳房的震动。36 C罩杯女性的乳房平均质量大约为283.5 g,经研究人员计算,在没有支撑、奔跑速度为5.6 km/h的情况下,乳房上下位移约为11.9 cm[17]。所以,运动文胸在能够有效控制乳房位移的前提下,还要尽可能地保证其底围稳定性。文胸底围的稳定性很大程度上决定了罩杯的稳定性,穿着时底边位置应保持不变,不易向上滑移,保证人体正常运动的同时最大限度地实现运动的自由。除了底围面料的作用,底围摩擦力也会在一定程度上带来影响。以穿着运动文胸时底围上某点为例,其受力情况如图3所示。运动文胸下围受肩带和面料的拉力、文胸自身重力、面料与皮肤产生的静摩擦力和人体对文胸下围的支撑力。

图3 穿着运动文胸时人体受力情况

摩擦力计算公式:

式中 Ff为两接触面的摩擦力(N);μ为两接触面的摩擦系数;Fn为两接触面的压力(N)。

可以看出,若防止运动文胸底围上移,需适当增大文胸下围与皮肤的静摩擦力Ff,可以通过增加底围宽度,从而增加底围与皮肤接触面面积,所以一般运动文胸底围宽度比普通文胸更宽,普遍在3～5 cm,普通文胸宽度仅在1～2 cm。通过改变底围面料组织结构来增加摩擦系数μ,如将底围与皮肤接触里层设计成凸起的等量等体积的柱状起绒织物,增大接触面积的同时也增加了摩擦系数,见图4。

图4 底围面料

增加接触面的压力Fn来增加摩擦力也是方法之一。虽然运动文胸对人体压力越大,稳定性越强,但从舒适性角度考虑,服装压力超过一定范围时会造成人体的不适,因此运动文胸下围对人体的压力需要控制在压力舒适阈值之内,所以规范运动文胸下围的尺寸范围很重要。运动文胸下围与皮肤的摩擦系数越大,稳定性越好,但织物与皮肤间的摩擦过大会对皮肤带来损伤,因此运动文胸下围面料与皮肤的摩擦系数也需控制在一定舒适性范围之内。

3 结语

(1)女性在运动过程中,乳房会随着人体的运动程度的不同而产生不同程度的位移,所以女性在运动时需要穿着运动文胸来保证胸部的稳定性,从而减少胸部的伤害。

(2)运动文胸多采用全罩杯的设计,为了在运动过程中稳定乳房,罩杯部分可以从裁剪线、钢托和面料上进行重点探究和设计。

(3)运动文胸肩带的主要功能是在运动过程中承载乳房重量,提拉乳房,保持运动中文胸的稳定,通常会采用X型或Y型的造型设计以防止肩带滑落。为了减少运动中肩带对人体的压力,运动文胸肩带材料一般都比较宽、厚。

(4)由于女性在运动时,乳房受到强烈加速度的影响,底围易随着人体运动而上滑,所以在运动文胸底围的设计上,重点在于保证其稳定性,可以采用增大面料摩擦系数、增加底围压力等方式。

(5)市面上运动文胸仍存在一些问题,比如运动时罩杯易移位[18]、底边上滑[19]、肩带压力过大等,所以在关于运动文胸的设计上,需要充分了解女性乳房特点和乳房运动规律,结合人体工效学和内衣设计原理,设计出满足合体性要求的运动文胸。