紧密织物强度高、变形量小、透气性弱,是多数气囊类防护装置（比如车用安全气囊、穿戴式气囊、软着陆缓冲气囊等）的常用面料。紧密织物在防护时,延长了冲击时间,降低了冲击力,可起到良好的保护效果。在此过程中,织物内的交织结构会因承受较高压力而发生面外变形,织物孔隙率及透气性能也随之改变,从而影响着其延缓冲击的时间和效果。因此探究该织物气流冲击下面外变形及动态透气性的变化将具有重要的意义。目前,国内外对紧密织物气压下面外变形的研究缺乏理论深度。在实验研究紧密织物结构和变形的基础上,从机理的角度探索纤维纱线等线性材料及其交织结构在气流冲击下面外变形的力学问题,以及面外变形的可预测性、可模拟性、对动态透气性能的影响性等,为设计新型抗冲击应急防护面料提供理论指导。因此,主要涉及三个方面的研究内容:一、气流冲击下紧密织物结构和力学参数的研究,主要探索不同紧度机织物在准静态均压下面外变形产生的结构和机械性能的变化。结果发现,紧密织物结构和紧度存在临界点,织物紧度高于临界点时,高压气流冲击使得织物相邻纱线更加紧密交叠,导致织物面外变形下紧度提升,透气性降低,防护缓冲时间延长;当织物结构或紧度低于临界点时,气流冲击织物面外变形,织物纱线之间的孔隙增大,透气性提高,防护缓冲时间缩短。同时,研究了织物面内伸长过程中,泊松比和模量的变化规律,分析发现,纱线交织结构的泊松比随拉伸应变不同而改变,其中,织物拉伸截面宽度小、织物弹性大、靠近夹持点区域和织物纬向拉伸时,泊松比数值相对较大。根据应力-应变拉伸曲线,测量五种织物的模量,为第二部分研究内容-建立数学模型并预测面外变形量提供了参考值。二、紧密织物准静态气压下面外变形的机理分析。设计制备了五种不同紧密结构的织物,通过自行搭建的织物面外变形仪,在方形及圆形边界约束条件下,进行准静态气压下织物变形试验,得到织物的变形轮廓曲线及最大变形量w₀。结果发现,织物面外变形与织物泊松比呈正相关,与模量呈负相关。结合“能量最小化理论”和“板壳理论”,建立了两种约束条件的紧密织物均压下面外变形的系统能量平衡方程（机理模型）,从能量最小化的角度建立了织物变形系统的最大变形量w₀和变形轮廓曲线。通过对五种紧密织物变形的测量值与解析预测值进行比较发现,试验值与理论预测值之间的误差,圆形约束条件下小于12.6%,方形约束条件下小于20%,皆小于工程上所允许的误差值,证明本数学模型具有一定的精确性,可预测其它紧密织物在准静态气压下的面外变形。三、动态气流冲击下紧密织物面外变形与透气性能的研究。利用实验法,分析比较五种不同紧密织物在动态气压下面外变形的动态规律及透气性变化规律。实验表明,动态气压下,织物在前期迅速变形,在2s内达到一个相对稳定的变形量,并随着受力时间的延长,产生蠕变现象。对同一块织物多次气流冲击条件下,w₀会有增大的趋势。织物的透气性与织物的紧密度密切相关,紧度高于临界点的织物在高气压冲击下,初始透气性逐渐下降。织物在持续气流冲击过程中,透气性不断增大,最终达到最大值。此外,动态透气性与织物所承受的初始气压值和织物中纱线的形态也密切相关。