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单纤维刺扎人体皮肤的弯曲力学行为分析

胡吉永;王如彬;丁辛;杨旭东

  伸出纺织品表面的短、粗纤维末梢是形成贴身纺织品针刺感的主要原因,通常以判定固定-铰接约束条件的弹性压杆稳定性的临界压力衡量纤维末梢诱发皮肤伤害性机械刺激感受器的可能性。然而,这种方法忽略了织物握持纤维末梢的强度、纤维末梢接触皮肤的滑动阻力及其柔韧性特征。本文以伸出织物表面的直立纤维末梢为对象,假设其织物握持端为线弹性转动约束、接触皮肤端受皮肤的接触反作用力和滑动阻力作用,建立纤维末梢刺扎人体前臂皮肤的弯曲变形力学模型。通过参数化模拟,本文比较分析了所建立的弹性-支撑约束条件和现有固定-铰接约束条件下的纤维末梢的弯曲变形行为的差异。研究发现,弹性-支撑约束条件下纤维末梢的弯曲力学行为能解释大多数模拟单纤维刺扎皮肤的力学实验现象,以及感官实验中纤维末梢诱发的针刺感现象。……   
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