CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Phương pháp mô phỏng số xác định áp lực quần áo lên cơ thể người 1.1 Khái quát chung về các phương pháp xác định áp lực của quần áo bó sát lên cơ thể người Để xác định áp lực của quần áo bó sát lên cơ thể người mặc, có thể sử dụng các phương pháp sau: - Phương pháp đo trực tiếp - Phương pháp đo gián tiếp - Phương pháp mô phỏng số 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: 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 số, 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 xây dựng mô hình hành vi cơ học của vải, mô hình hình học cơ thể người và mô hình hành vi cơ học của cơ thể người. 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.2 Mô phỏng số áp lực của quần áo lên cơ thể người 1.1 Vai trò của việc mô phỏng số áp lực quần áo lên cơ thể người Mô phỏng số ngày càng phát triển rộng trên thế giới bởi nó có nhiều ưu điểm như: giúp tiết kiệm thời gian và kinh phí trong quá trình xác định áp lực quần áo lên cơ thể người. Mô phỏng số được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học như: toán, vật lý, cơ khí, năng lượng nhiệt, tự động hóa, điều khiển, công nghệ thông tin… Đây là công cụ đa dạng, linh hoạt và đặc biệt hiệu quả trong thiết kế, chế tạo sản phẩm, nghiên cứu thử nghiệm, nghiên cứu hoạt động, tối ưu hóa mô hình… Ứng dụng mô phỏng vào việc xác định áp lực quần áo lên cơ thể người có thể đem lại những lợi ích cụ thể như sau: 5 luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep + Dễ dàng thay đổi cấu trúc của mô hình, thông số mô hình, cho kết quả chính xác với sai số cho phép và thể hiện rõ được sự phân bố áp lực trên từng vùng cơ thể người mặc.
+ Dựa trên các thông số đầu vào của bài toán mô phỏng như các đặc trưng cơ học của vải để dự báo tính chất vật liệu, tối ưu hóa quá trình thiết kế sản phẩm. + Giảm yếu tố phụ thuộc vào đối tượng nghiên cứu, điều kiện cơ sở vật chất sử dụng trong nghiên cứu. + Giúp chúng ta hiểu được quá trình tương tác cơ học giữa cơ thể người và quần áo, các yếu tố ảnh hưởng đến áp lực quần áo lên cơ thể người.2 Lý thuyết chung về mô phỏng số o Một số khái niệm Khi nghiên cứu một đối tượng, có hai cách có thể được sử dụng là nghiên cứu trên đối tượng thực và nghiên cứu trên mô hình thay thế của nó [5]. Các nghiên cứu trên đối tượng thực mang lại kết quả trung thực và khách quan.
Tuy nhiên, trong một số trường hợp, khi nghiên cứu trên đối tượng thực đòi hỏi nhiều thời gian, chi phí, khó thực hiện hoặc không thực hiện được thì phương pháp tốt nhất và thuận tiện nhất là nghiên cứu trên mô hình của nó. Mô hình hóa là một phương pháp khoa học để nghiên cứu đối tượng bằng cách thay thế đối tượng gốc bằng một mô hình để nhằm thu nhận các thông tin về đối tượng bằng cách tiến hành các thực nghiệm, tính toán trên mô hình [5]. Trước đây, để mô hình hóa đối tượng nghiên cứu ta thường sử dụng phương pháp giải tích. Khi sử dụng phương pháp này, thường phải đưa ra nhiều giả thiết đơn giản hóa mô hình do đó các kết quả nghiên cứu tuy có tính rõ ràng, tổng quát nhưng chúng có độ chính xác không cao.
Ngày nay, bên cạnh phương pháp giải tích, phương pháp mô phỏng được phát triển và ứng dụng rộng rãi. Đây là phương pháp mô hình hóa dựa trên việc xây dựng mô hình số và dùng phương pháp số để tìm các lời giải, máy tính là công cụ hữu hiệu để thực hiện việc mô phỏng số đối tượng nghiên cứu [5]. phương pháp mô phỏng cho phép đưa vào mô hình nhiều yếu tố gần sát với thực tế nên các kết quả thu được có độ chính xác cao. Nhờ sự phát triển mạnh của công nghệ máy tính, phương pháp mô phỏng số đã được ứng dụng để nghiên cứu các đối tượng phức tạp như các hệ thống lớn, các hệ thống có các thông số biến thiên theo thời gian đem lại hiệu quả to lớn trong nghiên cứu khoa học và thực tiễn sản xuất… Mô hình mô phỏng được xây dựng phải đảm bảo hai tính chất cơ bản là đồng nhất với đối tượng thực mà nó phản ánh theo những tiêu chuẩn định trước và có khả năng sử dụng để nghiên cứu đối tượng.
Để nghiên cứu mô phỏng một đối tượng, thông thường ta cần thực hiện các nội dung sau [5, 6]: - Xác định mục tiêu mô phỏng và đối tượng mô phỏng. - Xây dựng mô hình ứng xử của các đối tượng tham gia vào quá trình. - Xây dựng hệ phương trình vật lý mô tả quá trình, hiện tượng xảy ra 6 luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep - Lựa chọn ngôn ngữ, công cụ, phần mềm để tiến hành xây dựng mô hình mô phỏng. Thiết lập các điều kiện biên, điều kiện ban đầu của mô hình mô phỏng.
- Giải bài toán bằng phương pháp số - Kiểm định độ tương hợp của kết quả mô phỏng số. Mô phỏng được ứng dụng rộng rãi trong cả quá trình thiết kế, xây dựng và hoạt động của đối tượng cần nghiên cứu. Ở giai đoạn thiết kế, mô phỏng giúp người thiết kế lựa chọn cấu trúc, các thông số của đối tượng nghiên cứu. Ở giai đoạn chế tạo, mô phỏng giúp cho việc lựa chọn vật liệu và công nghệ chế tạo.
Ở giai đoạn vận hành, mô phỏng giúp cho người điều khiển tính toán, dự đoán các trạng thái của đối tượng và giải các bài toán điều khiển tối ưu. Do đó, phương pháp nghiên cứu mô phỏng ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Khi tiến hành mô phỏng chúng ta phải xây dựng mô hình mô phỏng trên máy tính. Mô hình mô phỏng là tập hợp các chương trình chạy trên máy tính gọi là phần mềm mô phỏng.
Khi mô phỏng một đối tượng đơn giản, những chương trình này có thể được viết bằng các ngôn ngữ lập trình thông dụng như PASCAL, C++ hay VISUAL BASIC… Khi mô phỏng một đối tượng phức tạp, việc viết các chương trình mô phỏng như trên gặp rất nhiều khó khăn và mất thời gian. Trong thực tế, người ta phát triển nhiều phần mềm mô phỏng chuyên dụng cho từng lĩnh vực khoa học. Các phần mềm mô phỏng chuyên dụng này thông thường bao gồm nhiều mô - đun tính toán chuẩn, người sử dụng chỉ cần lựa chọn các mô - đun tính toán, nạp các thông số cần thiết, nối các mô - đun theo một logic định trước, tiến hành chạy mô phỏng và tính toán, xử lý các kết quả.