王雅嫻， 李艷梅

(上海工程技術(shù)大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 上海 201620)

低速?zèng)_擊下的吸能緩沖類防護(hù)服裝，針對(duì)的主要目標(biāo)群體為運(yùn)動(dòng)員群體或者老年人群體。人體在受到外力撞擊時(shí)，其外力所產(chǎn)生的載荷會(huì)對(duì)人體骨骼造成不可逆的損傷，如特殊勞動(dòng)工種。同時(shí)，相關(guān)研究顯示，在運(yùn)動(dòng)競(jìng)技領(lǐng)域，如摔跤、馬術(shù)運(yùn)動(dòng)、輪滑等，當(dāng)人體肢體落地時(shí)，地面會(huì)對(duì)骨骼產(chǎn)生瞬時(shí)沖擊力，當(dāng)所受沖擊力較大，則會(huì)損傷骨骼；而對(duì)于老年群體，由于其平衡能力較差，且骨密質(zhì)隨著年齡增長(zhǎng)越發(fā)稀疏，當(dāng)該群體摔倒后，極易造成骨骼斷裂，進(jìn)而引發(fā)一系列并發(fā)癥甚至死亡。據(jù)調(diào)查，在我國(guó)，跌倒致死居于死因排行第4位，而對(duì)于65歲以上的老年人而言，居于首位[1]。由于外力撞擊導(dǎo)致骨骼受損所耗費(fèi)的治療周期極長(zhǎng)，且所需費(fèi)用較高，因而如何預(yù)先減少外力所產(chǎn)生的損傷已成為國(guó)內(nèi)外研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。

本文主要以低速?zèng)_擊條件下的吸能緩沖服裝為研究對(duì)象，闡述了對(duì)于該類服裝防護(hù)方式的選擇、防護(hù)性能測(cè)試方法的研究進(jìn)展，概括了當(dāng)前所采用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，最后提出有關(guān)吸能緩沖服裝研究的發(fā)展趨勢(shì)。

1 防護(hù)方式的選擇

1.1 基于預(yù)先檢測(cè)的可觸發(fā)式防護(hù)

可觸發(fā)式防護(hù)，其原理源于汽車安全氣囊， 當(dāng)受到外力撞擊時(shí)，氣囊通過自身壓縮，吸收部分外力，對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行防護(hù)減少損害?？捎|發(fā)式防護(hù)方式重點(diǎn)在于前端傳感器的開發(fā)、算法的優(yōu)化，該實(shí)現(xiàn)方式概括為2種，一種為自動(dòng)式觸發(fā)，核心為通過傳感器監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以閾值預(yù)判是否發(fā)生特殊情況，例如以基于微機(jī)電系統(tǒng)(microelectro mechanical systems，MEMS)[2]的加速度計(jì)及陀螺儀進(jìn)行動(dòng)作預(yù)判，并采用舵機(jī)帶動(dòng)連桿刺穿瓶體，氣囊在333 ms內(nèi)充氣保護(hù)人體臀部。日本研究人員[3]研發(fā)了一種新型夾克，該夾克通過識(shí)別加速度及角速度變化判別人體摔倒，下發(fā)指令致火藥點(diǎn)燃并迅速釋放氣瓶氣體，氣囊可在120 ms內(nèi)完成充氣，保護(hù)人體頭部及臀部，有效縮短反應(yīng)時(shí)間，但誤判率較高，并具有一定的危險(xiǎn)性。李慧奇等[4]開發(fā)的穿戴式跌倒防護(hù)系統(tǒng)，內(nèi)置九軸慣性傳感模塊檢測(cè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在人體摔倒前預(yù)先0.3～0.5 s檢測(cè)跌倒事件，觸發(fā)氣囊，最終結(jié)果表明髖骨峰值沖擊力較未防護(hù)時(shí)減小70%，充分發(fā)揮氣囊的壓縮性能，安全性也得到提高。另一種為手動(dòng)式觸發(fā)，如Prop公司于2008年日本展會(huì)展出的可穿戴式氣囊，常態(tài)下氣囊處于未充氣狀態(tài)，但當(dāng)摔倒事件發(fā)生時(shí)，需人為觸發(fā)氣囊開關(guān)，缺乏及時(shí)有效性。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外針對(duì)可觸發(fā)式產(chǎn)品的研究依然不足，無(wú)論是瑞典的Hovding新型頭盔、法國(guó)Helite的Hip Air(可穿戴式安全氣囊)或是Active Protective[5]腰帶式安全氣囊，均未完全面向市場(chǎng)。王國(guó)杰[6]設(shè)計(jì)研發(fā)的安全氣囊防護(hù)系統(tǒng)，在最終測(cè)試環(huán)節(jié)只進(jìn)行了假人實(shí)驗(yàn)，安全性能未知，因而對(duì)于氣囊系統(tǒng)，需進(jìn)一步消除安全隱患，同時(shí)前端預(yù)測(cè)算法的優(yōu)化依然值得探討，預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度仍需提高，面向市場(chǎng)仍需進(jìn)一步完善。

1.2 基于緩沖材料的非觸發(fā)式防護(hù)

非觸發(fā)式防護(hù)，偏向于特殊材料的應(yīng)用。其防護(hù)機(jī)制通常采用能量分流和能量吸收二者中的一種或二者結(jié)合的方式。目前可用于吸能緩沖的材料分為如下幾類：硬質(zhì)分流型、軟質(zhì)吸能型、硬-軟組合型防護(hù)。

硬質(zhì)分流型防護(hù)，常見的材料包括輕質(zhì)塑料、硬質(zhì)凝膠[7]等，如標(biāo)準(zhǔn)型McDavid 足球防護(hù)褲[8]。該類防護(hù)材料主要通過分散關(guān)鍵部位的外力至周圍軟組織，減少人體骨骼損傷，但是硬質(zhì)材料極易損壞，且舒適性、柔韌性較差，易對(duì)肢體活動(dòng)性產(chǎn)生阻礙，適用群體較少；因而近年來，研究重點(diǎn)偏向于軟質(zhì)吸能型防護(hù)方面。

軟質(zhì)吸能型防護(hù)主要通過材料本體吸收外部能量，減弱傳遞到骨骼的沖擊力，既包含基于紡織服裝本身的基礎(chǔ)織物，如通過選用最優(yōu)紗線及最優(yōu)組織織造，吸收部分撞擊外力[9]，又包括具有吸能作用的特殊材料，如聚氨酯、間隔織物[10-11]以及新型材料如D3O凝膠、剪切增稠(STF)[12]等。當(dāng)前，軟質(zhì)吸能型防護(hù)材料多應(yīng)用于褲子、背心、襯衫、外套等，如表1所示。

表1 應(yīng)用軟質(zhì)吸能型防護(hù)材料的服裝Tab.1 Clothing for application of soft energy-absorbing protective materials

目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)軟質(zhì)材料本身抗沖擊性能[19]的提高進(jìn)行了相關(guān)研究。研究人員對(duì)6種不同厚度及網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的經(jīng)編間隔織物涂覆有機(jī)硅。間隔織物為三維織物，主要通過中間層間隔紗的可壓縮性吸收外部能量，由實(shí)驗(yàn)可知涂覆有機(jī)硅的間隔織物剛度增加，承載外力的能力顯著提高，且織物厚度越厚、外層網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)尺寸越小，其峰值傳導(dǎo)力則越小[20]。對(duì)于軟質(zhì)材料的穿著舒適性研究略有不足，針對(duì)該方面的研究除主觀性評(píng)價(jià)之外，以探討其熱生理防護(hù)性能為主。有學(xué)者[21]通過“皮膚模型”對(duì)間隔織物進(jìn)行了物理測(cè)試，說明對(duì)于間隔織物而言，織物表面的結(jié)構(gòu)、間隔厚度、面密度對(duì)其熱舒適性有顯著影響。Wiah Wardiningsih等[22]為使舒適性更近于真實(shí)成品狀態(tài)，將防護(hù)材料置于21 cm×21 cm的口袋中，采用iSGHP熱-濕阻檢測(cè)儀器系統(tǒng)性地研究了不同材料、不同厚度防護(hù)材料的熱阻、濕阻及透氣性。相對(duì)于其他材料而言，間隔織物具有較大空隙，透氣性較佳，且經(jīng)STF處理的間隔織物緩沖性能顯著增加，具有一定柔軟度，穿著舒適性較好。

軟-硬組合型防護(hù)以硬質(zhì)材料作為外殼、軟質(zhì)材料作為內(nèi)襯，這種組合形式不僅可分散作用力到周圍，而且可衰減沖擊載荷，減少外力對(duì)骨骼的損害，是當(dāng)前較為理想的防護(hù)組合。早前，國(guó)外有學(xué)者將丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)剛性外殼與閉孔聚氨酯材料結(jié)合制成髖骨保護(hù)器，其中的聚氨酯材料可有效衰減75%的沖擊力[23]。文獻(xiàn)[24]嘗試在硬質(zhì)弧形防護(hù)殼體中添加固體凝膠制成護(hù)膝，防護(hù)層總厚度控制在9～11 mm。Lee[25]以剪切增稠聚合物(shear thickening polymer，STP)和泡沫塑料結(jié)合，并最終確定6 mm或8 mm的STP結(jié)合5 mm的泡沫塑料可達(dá)到最佳防護(hù)效果。不可避免的是，凝膠、STP等材料本身具有一定的重量，所開發(fā)出的產(chǎn)品依從性較差。

無(wú)論是可觸發(fā)式防護(hù)還是非觸發(fā)式防護(hù)，對(duì)于相應(yīng)材料應(yīng)用于服裝領(lǐng)域時(shí)所帶來的穿著舒適性問題研究仍有不足，現(xiàn)有熱生理穿著舒適性能研究多數(shù)在靜態(tài)條件下進(jìn)行測(cè)試，緩沖材料對(duì)皮膚的摩擦性能、壓迫性能尚未有系統(tǒng)性評(píng)價(jià)，且成衣的外觀問題、合體性問題仍需優(yōu)化。

2 防護(hù)性能測(cè)試

由于涉及人體著裝狀態(tài)時(shí)的防護(hù)性能研究較為復(fù)雜，對(duì)于吸能緩沖服裝的防護(hù)性能，學(xué)者們多偏向于直接研究非著裝狀態(tài)下吸能緩沖材料本身的防護(hù)性能?？傮w而言，針對(duì)防護(hù)性能的測(cè)試大致為儀器模擬測(cè)試、真人測(cè)試、數(shù)值模擬。

2.1 儀器模擬測(cè)試

儀器模擬測(cè)試通常用來針對(duì)材料本身的抗沖擊性能進(jìn)行測(cè)試，模擬人體碰撞作用下摔倒過程中峰值力的衰減[26]，表征該性能的指標(biāo)主要有剩余沖擊力、沖擊加速度峰值、峰值持續(xù)時(shí)間等。測(cè)試系統(tǒng)主要包括落錘、負(fù)載傳感器、測(cè)速傳感器等。為模擬真實(shí)情況下的人體皮膚，通常會(huì)放置有機(jī)硅彈性體或者橡膠。

常見的沖擊測(cè)試形式有2類，一類為豎直式落錘測(cè)試，如Instron落錘沖擊儀[27]、上海工程技術(shù)大學(xué)的低速?zèng)_擊儀等。Tadano[28]等學(xué)者采用自主研發(fā)式落錘測(cè)試儀，系統(tǒng)研究了沖擊載荷與防護(hù)墊吸收撞擊力能力的關(guān)系，建立方程如下：

另一類為擺錘式，如髖部防護(hù)材料沖擊模擬測(cè)試[29-30]，主要包含錘體、負(fù)載傳感器、大轉(zhuǎn)子-股骨模型、模擬軟組織的材料、固定墻面，可用于模擬真實(shí)情況下人體摔倒時(shí)骨骼受到的沖擊力，準(zhǔn)確性更高。

在未知材料的具體防護(hù)效能時(shí)，該方法可較好地規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，該方法可通過模擬人體著地時(shí)的局部受力狀況，定量分析相應(yīng)因素與材料抗沖擊性能之間的關(guān)系，但是，此方法僅局限于織物層面的測(cè)試，忽略了人體著裝狀態(tài)下的實(shí)際吸能緩沖效能。

2.2 真人測(cè)試

真人測(cè)試可用于研究著裝狀態(tài)下的材料隔沖性能，測(cè)試手段主要包括組合式傳感器系統(tǒng)、三維動(dòng)態(tài)捕捉系統(tǒng)等。

文獻(xiàn)[31]的真人測(cè)試中，志愿者依墻而立，釋放沖擊擺錘對(duì)防護(hù)服裝大轉(zhuǎn)子位置撞擊，證明了使用防護(hù)墊減少骨骼損傷的可行性。Wiener等[32]將壓電傳感器置于防護(hù)墊下，志愿者從正常站立狀態(tài)摔倒在地面上，這也是首次定量研究側(cè)向摔倒的志愿者著衣狀態(tài)下防護(hù)墊的性能，但由于所用傳感器并未覆蓋到整個(gè)防護(hù)區(qū)域，最終只有5%的力可傳遞到傳感器上。為得出整個(gè)接觸區(qū)域上的受力，Choi W J等[33]研究人員以天花板上的電磁鐵吊索提高橫向志愿者的離地高度，約5 cm，然后釋放著衣狀態(tài)下的志愿者進(jìn)行模擬骨盆實(shí)驗(yàn)，以測(cè)力臺(tái)、二維掃描板組合，系統(tǒng)研究大轉(zhuǎn)子處峰值壓力的位置以及壓力的分布。國(guó)內(nèi)學(xué)者[34]對(duì)于防摔護(hù)膝也采用真人測(cè)試的方法，獲取相關(guān)部位的沖擊力，最優(yōu)化服用參數(shù)。

運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)主要記錄物體在空間中的運(yùn)動(dòng)過程，揭示運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)人體部位產(chǎn)生的影響[35]。黃燕超等[36]將運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與其結(jié)合，使用該系統(tǒng)捕捉人體已粘貼Marker點(diǎn)部位的空間運(yùn)動(dòng)軌跡，獲取其三維數(shù)據(jù)，并通過逆動(dòng)力學(xué)原理轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)參數(shù)，計(jì)算出關(guān)節(jié)的變化角度[37]、關(guān)鍵點(diǎn)移動(dòng)的距離或瞬時(shí)速度值[38]等，建立織物參數(shù)與服裝防護(hù)性能之間的關(guān)系。李媛等[39]以基礎(chǔ)模型中的關(guān)節(jié)擊球動(dòng)量峰值及變化率為指標(biāo)參數(shù)，采用動(dòng)態(tài)捕捉系統(tǒng)捕捉網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)時(shí)的上肢動(dòng)作，建立上肢護(hù)具面料的彈性、厚度、疊加方式、包覆方式與人體防護(hù)參數(shù)之間的關(guān)系，有益于實(shí)現(xiàn)吸能緩沖服裝對(duì)人體準(zhǔn)確的防護(hù)。

真人測(cè)試一般只適用于低沖擊載荷測(cè)試，譬如擊球運(yùn)動(dòng)如排球、網(wǎng)球等，但是對(duì)于較高能量沖擊力的測(cè)試，存在一定的危險(xiǎn)因素。另一方面，對(duì)于參與測(cè)試的志愿者選取要求也更為嚴(yán)苛。部分防護(hù)類服裝目標(biāo)群體雖為老年群體，但從安全性角度考慮，通常實(shí)驗(yàn)對(duì)象會(huì)選取健康年輕群體做進(jìn)一步討論，與目標(biāo)群體實(shí)際情況略有誤差。

2.3 數(shù)值模擬

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步以及算法的迭代更新，數(shù)值模擬方法開始在各領(lǐng)域得到應(yīng)用。近幾年，有許多學(xué)者將模型逐漸應(yīng)用在服裝防護(hù)領(lǐng)域。從最基本的模型來看，有學(xué)者[40]將人體肢體受力簡(jiǎn)化為彈簧振子模型，并考慮服裝面料因素，進(jìn)一步構(gòu)建“骨骼-肌肉-輔助防護(hù)層”模型，通過數(shù)值求解，分析織物材料各因素對(duì)其系統(tǒng)防護(hù)性能的影響。

除此以外，采用有限元法建立模型也是當(dāng)前較多學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。此方法多應(yīng)用于汽車碰撞領(lǐng)域，可用來模擬車門用多軸向經(jīng)編復(fù)合材料的抗沖擊性能[41]，也可建立生物力學(xué)損傷模型，較準(zhǔn)確模擬人體肢體軟組織損傷、骨骼損傷的真實(shí)情況，通過觀察模擬撞擊前后關(guān)鍵部位前后的形態(tài)變化、應(yīng)力變化，可客觀建立部位損傷機(jī)制[42]。在低速?zèng)_擊條件下，基于中國(guó)力學(xué)虛擬人[43]模型庫(kù)，研究人員[44]對(duì)人體側(cè)向摔倒骨盆-股骨整體進(jìn)行有限元建模，證明外力沖擊下造成的斷裂點(diǎn)位于大轉(zhuǎn)子、股骨頸等處。在此基礎(chǔ)上，有學(xué)者以防護(hù)材料和人體骨骼共同建立模型，驗(yàn)證了有限元模型可用來預(yù)測(cè)吸能緩沖服裝效果的可行性。孫培棟[45]利用獲取的志愿者的側(cè)方摔倒姿勢(shì)、沖擊瞬時(shí)速度等數(shù)據(jù)建立盆骨-軟組織-海綿泡沫的有限元模型，參數(shù)如表2所示。該模型不僅可預(yù)測(cè)高能量側(cè)方摔倒時(shí)關(guān)鍵部位的沖擊力，還可評(píng)價(jià)人體著裝狀態(tài)海綿的具體防護(hù)效能，與實(shí)際真人實(shí)驗(yàn)值相近，可信度較高，但該模型僅預(yù)測(cè)一種防護(hù)材料的防護(hù)性能。

表2 盆骨-軟組織-海綿材料模型中材料參數(shù)Tab.2 Material parameters in the model of pelvic-soft tissue-sponge material

相對(duì)于儀器模擬測(cè)試而言，數(shù)值模擬能夠提高一定的效率，且能規(guī)避真人測(cè)試的風(fēng)險(xiǎn)，但由于人體本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，數(shù)值模擬在技術(shù)層面上也是一種挑戰(zhàn)，且與人體真實(shí)情況下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)依舊存在一些誤差，在應(yīng)用層面上仍需進(jìn)一步優(yōu)化。

3 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前，對(duì)于吸能緩沖服裝具體的防護(hù)效能測(cè)試尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)外做相關(guān)測(cè)試時(shí)可借鑒緩沖材料的減震性能測(cè)試方法如ASTM D575—1991 《橡膠壓縮特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》或者GB/T 8171—2008《使用緩沖包裝材料進(jìn)行的產(chǎn)品機(jī)械沖擊脆值試驗(yàn)方法》，也可采取遵循已有經(jīng)驗(yàn)值的方式，或借鑒摩托車服的耐沖擊標(biāo)準(zhǔn)如BS EN 1621-1∶2012《摩托車手抗機(jī)械沖擊防護(hù)服 第1部分：沖擊防護(hù)裝置的要求和試驗(yàn)方法》及BS EN 1621-2∶2014《摩托車駕駛員的防機(jī)械沖擊防護(hù)服 第2部分：摩托車手背部保護(hù)裝置的要求和測(cè)試方法》，也可遵循有有關(guān)髖部防護(hù)的生物力學(xué)國(guó)際聲明[46-47]等。

對(duì)于借鑒緩沖材料減震性能的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)或?qū)τ谧裱?jīng)驗(yàn)值作為標(biāo)準(zhǔn)，如人體骨骼的平均閾值為3 100 N[26]，當(dāng)采取不同的測(cè)試方式、設(shè)備時(shí)，獲取的防護(hù)材料衰減外力的能力也會(huì)不同。在機(jī)器模擬測(cè)試中，所用剛體質(zhì)量的不同、模擬人體皮膚材料剛度和厚度的不同、沖擊速度的不同、防護(hù)材料面積和幾何形狀的不同均會(huì)影響最終所表征的材料吸能緩沖能力。

耐沖擊標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于摩托車騎行服局部關(guān)節(jié)部位的要求為：當(dāng)施加50 J的撞擊能量時(shí)，防護(hù)材料穿透力的平均值小于35 kN，且撞擊區(qū)域穿透力峰值應(yīng)小于50 kN；對(duì)于背部，要求施加同等能量的力時(shí)，防護(hù)材料穿透力的平均值應(yīng)小于18 kN，撞擊區(qū)域穿透力峰值小于24 kN。而事實(shí)上，人體正常運(yùn)動(dòng)情況下，擊球或摔倒時(shí)關(guān)節(jié)部位所受到的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上述值，因而此標(biāo)準(zhǔn)并不適用。

對(duì)于髖部防護(hù)的生物力學(xué)國(guó)際聲明文件中，規(guī)定了測(cè)試時(shí)的儀器初始摔倒模擬速度分別為2.0、3.4、4.5 m/s，但是該測(cè)試僅針對(duì)髖部防護(hù)材料的測(cè)試有效，普適性較低。

4 結(jié)束語(yǔ)

低速?zèng)_擊條件下的吸能緩沖防護(hù)服裝是目前學(xué)者們關(guān)注的重點(diǎn)。本文概括了現(xiàn)有防護(hù)服采用的觸發(fā)式、非觸發(fā)式防護(hù)2種防護(hù)方式，分析了目前其防護(hù)效能測(cè)試的3種方法及幾項(xiàng)參考標(biāo)準(zhǔn)?；诋?dāng)前現(xiàn)狀，本文提出以下幾點(diǎn)建議。

1)當(dāng)前，多數(shù)防護(hù)產(chǎn)品停留在實(shí)驗(yàn)室研究領(lǐng)域，已有防護(hù)產(chǎn)品的依從性較差，其產(chǎn)品整體美觀度有待提高，且有必要協(xié)同多領(lǐng)域開發(fā)研究，因此，優(yōu)化吸能緩沖材料與服裝的結(jié)合，通過三維人體掃描技術(shù)對(duì)吸能緩沖材料實(shí)現(xiàn)在服裝關(guān)鍵區(qū)域的定位；優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其無(wú)突出外觀，增加產(chǎn)品的可接受度。

2)目前，大量研究都集中于研究吸能緩沖材料本身抗沖擊性能，但對(duì)于材料的服用性能及穿著舒適性能并沒有充分考慮，如透氣性能、透濕性能、壓縮性能等?，F(xiàn)如今的部分吸能緩沖服裝所采用的材料，要么增加厚度提高其抗沖擊能力如聚氨酯，要么增加重量提高其抗沖擊能力如凝膠，這對(duì)于人體本身的肢體活動(dòng)性、服裝的依從性均會(huì)造成影響；因此，加大對(duì)吸能緩沖材料服用性能的研究，不僅從靜態(tài)層面測(cè)試，也應(yīng)結(jié)合動(dòng)態(tài)層面進(jìn)行測(cè)試?？刹捎贸龊辜偃藦臒嵘泶┲孢m性、心理穿著舒適性、接觸舒適性等幾個(gè)方面綜合評(píng)價(jià)該類服裝的穿著舒適性，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用價(jià)值。

3)對(duì)于防護(hù)性能的測(cè)試，真人測(cè)試可在一定程度上模擬真實(shí)部位受力情況，但不同的實(shí)驗(yàn)對(duì)象或不同的姿勢(shì)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差，且有一定的風(fēng)險(xiǎn)性；儀器模擬測(cè)試及數(shù)值模擬可規(guī)避實(shí)驗(yàn)對(duì)象安全問題。儀器模擬測(cè)試雖能在一定程度上獲取真人測(cè)試中未得出的沖擊結(jié)果，但僅表示人體靜止條件下所受到的沖擊力。人體是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的個(gè)體，通常情況運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的人體受到?jīng)_擊時(shí)其遭受的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)人體受到的沖擊力，因此數(shù)值模擬中的有限元方法可用于模擬真實(shí)情況下人體關(guān)鍵部位的受力情況，且應(yīng)充分考慮“人—服裝”結(jié)合，提高模型的有效性、準(zhǔn)確性、適用性。

4)針對(duì)當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)材料或服裝的防護(hù)性能測(cè)試，尚未有統(tǒng)一、確定的準(zhǔn)則，由此會(huì)影響吸能緩沖的確切效能，因此要求擁有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具體評(píng)價(jià)吸能緩沖服裝關(guān)鍵區(qū)域減小峰值力的能力，實(shí)現(xiàn)行業(yè)規(guī)范化。