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经编间隔织物是在双针床经编机上生产的一种三维立体结构纺织品,由两个表面织物层和一个间隔丝层组成,特殊间隔层的存在使得经编间隔织物具有独特的物理和力学性能。经编间隔织物作为一种功能性纺织品,有着很多的潜在用途,特别是作为一种抗压、缓冲、舒适、环保的新型衬垫材料,在床垫、座垫领域受到人们的广泛关注。
本文首先从经编间隔织物的线圈结构入手,分析了经编间隔织物的组成和结构参数;归纳了间隔层立体结构的类型,并采用数学方法描述了间隔丝与上下表层织物的连接点的坐标及垫纱角度;提出了较为准确、简便的间隔丝送经量估算方法;通过实验数据讨论了影响织物厚度与脱圈板距离差异的因素。
压缩性能是经编间隔织物最重要的力学性能,是用来反映其承载能力、柔软性和舒适性的物性指标,也是本文研究的重点内容。在对经编间隔织物线圈结构研究的基础上,本文理论分析了间隔织物的压缩机理,建立了间隔层的受力模型;对各种经编间隔织物样品进行了平板压缩和球体压缩压缩性能测试,通过平板压缩测得各种结构参数下的经编间隔织物的应力-应变曲线、压陷硬度和支撑因子,探讨了织物对压缩性能的影响;通过球体压缩探讨间隔织物在实际应用时的压力分散作用。
为了更全面地探讨经编间隔织物的力学性能,本文还对经编间隔织物的压缩耐久性、缓压性能、振动特性和拉伸性能等力学性能进行了测试,通过实验数据定性分析了织物结构参数与这些性能之间的关系,为其在衬垫材料上的应用提供参考数据。
针对经编间隔织物的结构特征和受力变形情况,本文建立了经编间隔织物的有限元模型,对经编间隔织物进行平板压缩和球体压缩的计算机仿真分析,探讨不同结构参数配置的经编间隔织物在压缩载荷下的受力及变形,并用实验测试数据来修正有限元模型,最终得到的仿真结果与实验结果在小变形和中度变形的情况下的相关程度较高,而有限元建模时对间隔丝和表层织物的理想假设造成了大变形时的仿真结果差异较明显,这说明了有限元模型的可信度和适用范围。由此,可以模拟不同结构的织物压缩变形情况,获取相应的应力、应变数据。本文还基于压缩性能测试和有限元模型仿真的压应力数据,对经编间隔织物的间隔丝密度、间隔丝直径、间隔丝的垫纱角度和脱圈板距离四种结构参数在不同变形下的压应力进行了方差和回归分析,得出各结构因素的影响显著性和回归方程。有限元模型的建立为经编间隔织物力学性能和结构的进一步研究提供了一种可行的思路,也为经编间隔织物在结构优化及科学应用提供了一种有效的方法。
论文还对经编间隔织物作为衬垫材料的性能要求进行了探讨,运用力学性能研究结果,对其在床垫和汽车座垫上的应用和产品开发进行了阐述和性能预测。
最后,针对经编间隔织物的各项研究结果进行了总结,并提出对有限元模型进一步优化和运用模型对其他力学性能进行计算机仿真将是后续研究工作的重点所在。