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随着科学技术快速发展,生活水平大大提高,垫用材料作为生活的一部分,现代生活理念要求垫用材料更为舒适、健康和环保。目前垫用材料的芯材多为聚氨酯泡沫、椰棕纤维和乳胶等,无法满足现代垫用材料理念要求。与传统垫用芯材相比,新型三维经编间隔织物的质轻稳定、干爽舒适、健康生态等特点,深受大众青睐。而垫用经编间隔织物的力学性能与其结构参数密切相关,本课题重点研究了经编间隔织物结构与力学性能影响关系。
本课题首先从静态上采用压强,及从动态上采取微分单元法分析织物和织物上某点的应力增加速率的比值,分别来判断经编间隔织物在压缩形变下的静态与动态的缓压机理。理论结果显示:静态上,压缩变形量的增加,使力的作用面积变大,压强减小;动态上,前者应力增加速率大于后者,体现了织物应力变化在时间上的滞后性,人体有一个反应调适时间。表明经编间隔织物在作为垫用芯材时,有着理想的缓压效果。同时,在受力单元的间隔丝压缩屈曲过程中分析在不同变形量下,压缩载荷与经编间隔织物的间隔丝长度、间隔丝面密度、间隔丝的半经等结构参数的理论关系。
其次,织造了12种不同规格参数的垫用材料基体(经编间隔织物),及确定了下机结构参数。对12种试样进行支撑性能、回弹性能和缓压性能的测试、表征和初步分析,并提出了对织物的缓压性能量化表征的新方法,即利用接触面积和应力公式,在与平板压头同样的压缩变形量下,将球形压头下的压缩载荷转化为应力,取应力比值进行表征。实验结果表明,3#、4#和12#试样结构参数设计更为合理,符合垫用材料力学性能要求。
再次,将结构参数和力学性能表征指标量化,通过多元线性回归分析其影响力学性能的主次关系,结合实验测试结果初步分析,对间隔丝的压缩机理加以验证,其理论与实验结果基本一致。
最后,综合分析垫用叠层的基体叠加方案设计,及不同叠加复合方法下的试样的支撑性能、缓压性能及最佳叠加方法下试样的耐久性能测试结果,得出最大化实现垫用力学性能要求的最佳叠加方法:硬度较小具有良好的缓压性能的叠加基体位于顶层,硬度较大具有优异支撑性能的基体位于中间层,而硬度适中、支撑性能和缓压性能两者兼备的基体位于底层。
本研究为垫用的经编间隔织物提供结构参数设计依据和理论基础,为优化床垫的叠加方法提供科学指导,具有重要的理论意义与应用价值。
本课题首先从静态上采用压强,及从动态上采取微分单元法分析织物和织物上某点的应力增加速率的比值,分别来判断经编间隔织物在压缩形变下的静态与动态的缓压机理。理论结果显示:静态上,压缩变形量的增加,使力的作用面积变大,压强减小;动态上,前者应力增加速率大于后者,体现了织物应力变化在时间上的滞后性,人体有一个反应调适时间。表明经编间隔织物在作为垫用芯材时,有着理想的缓压效果。同时,在受力单元的间隔丝压缩屈曲过程中分析在不同变形量下,压缩载荷与经编间隔织物的间隔丝长度、间隔丝面密度、间隔丝的半经等结构参数的理论关系。
其次,织造了12种不同规格参数的垫用材料基体(经编间隔织物),及确定了下机结构参数。对12种试样进行支撑性能、回弹性能和缓压性能的测试、表征和初步分析,并提出了对织物的缓压性能量化表征的新方法,即利用接触面积和应力公式,在与平板压头同样的压缩变形量下,将球形压头下的压缩载荷转化为应力,取应力比值进行表征。实验结果表明,3#、4#和12#试样结构参数设计更为合理,符合垫用材料力学性能要求。
再次,将结构参数和力学性能表征指标量化,通过多元线性回归分析其影响力学性能的主次关系,结合实验测试结果初步分析,对间隔丝的压缩机理加以验证,其理论与实验结果基本一致。
最后,综合分析垫用叠层的基体叠加方案设计,及不同叠加复合方法下的试样的支撑性能、缓压性能及最佳叠加方法下试样的耐久性能测试结果,得出最大化实现垫用力学性能要求的最佳叠加方法:硬度较小具有良好的缓压性能的叠加基体位于顶层,硬度较大具有优异支撑性能的基体位于中间层,而硬度适中、支撑性能和缓压性能两者兼备的基体位于底层。
本研究为垫用的经编间隔织物提供结构参数设计依据和理论基础,为优化床垫的叠加方法提供科学指导,具有重要的理论意义与应用价值。