变结构参数下的间隔织物压缩性能表征与建模分析

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1、万方数据东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密□，在年解密后适用本版权书。不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据万方数据东华大学硕士论文摘要变结构参数下的间隔织物压缩性能表征与建模研究摘要间隔织物是由上

2、表面层、下表面层及连接上、下两表面层的间隔层构成的立体织物，具有良好的透气性、导湿性、抗震性、回弹性、抗压缩性、过滤性和隔音性等，而逐渐成为垫类材料的优选，其关键在于间隔层的结构及其压缩性能。据此，本文着重于间隔织物结构与压缩性能间的规律研究，期望为垫类材料设计和应用提供结构优化指导，主要研究内容包括：（a）结构参数与压缩性能的影响分析，主要通过平板压缩和球形压缩实验，分析机织间隔织物和经编针织间隔织物等结构参数的差异对间隔织物的压缩性能影响；（b）与其他垫类产品的舒适性进行对比分析，通过经编针织间隔织物与

3、非织造材料、海绵等比较，测试人体接触部位微环境的温湿度变化，找出适合垫类产品的优选材料；（c）压缩性能有限元模拟，基于ABAQUS有限元软件分析间隔织物整体及间隔丝受压过程中应力应变分布，结果如下：（1）结构参数对经编间隔织物压缩性能影响。织物厚度由7.45mm到13.81mm，压缩功由148.21mJ增加到186.75mJ，压缩起始阶段的割线模量由148.03Kpa降低到71.25Kpa，表明织物越厚，压缩过程消耗能量越多，割线模量越小，越易被压缩，织物越软；随着间隔丝直径增加（由137.64µm到185

4、.54µm），压缩功由93.62mJ增加到148.21mJ，恢复率由0.55增加到0.61，割线模量由92.68Kpa增I万方数据东华大学硕士论文摘要加到148.03Kpa，能承受的最大力值由233.27N增加到373.23N，表明恢复性、抗压性和承受最大力值随着间隔丝直径增加而增加，起始阶段也难压缩；随着间隔角由28.54°增大到55.60°，压缩功由71.74mJ增加到108.29mJ，表明织物越难压缩，回复率（由0.57增加到0.72）和割线模量（由38.15Kpa增加到83.41Kpa）也呈此趋势；

5、间隔丝的排列形式有X型和V型，间隔丝为X型时，织物的整体结构比呈V型时稳定，主要是由于间隔丝X型排列时，两表面间的间隔丝交叉排列形成了双锯齿型，使织物整体的抗压性能增强，织物整体的回弹性好，被压缩后的恢复性能也较好，但消耗的能量也相对较22多；间隔丝密度由644.27g/m增加到974.97g/m，整个压缩过程所需的能量增加（由108.29mJ增加到160.24mJ），恢复性变差（由0.72降低到0.69），间隔织物越难压缩，织物表现出手感较硬。同时分析了五种不同直径球（5cm、8cm、12cm、16cm、

6、18cm）压缩结果间的相关性，得到相关系数最小也达到了0.91以上，表明可以采用球形压头模拟人体的接触部位，并且分析了不同压头压缩结果的特征指标(例如压缩功、恢复功等)间的相关性，得到除回复率的相关系数最小为0.73，其他参数的相关系数基本都在0.85以上，所以可采用一种压头压缩结果预测不同尺寸球的压缩特征值结果。（2）间隔织物的热湿通透性及透气性主要受织物厚度、间隔丝密度、表面结构的影响，织物厚度由7.45mm增加到13.81mm、密度由222644.27g/m增加到974.97g/m、网格数由2.34个

7、/cm减小到1.55个2/cm，织物的热湿通透性及透气性（由8856.20mm/s减小到II万方数据东华大学硕士论文摘要3652.43mm/s）越差，反之越好。间隔织物所具有的缓压性、透气性、热湿通透性、弯曲性能均比非织造材料和海绵产品好，而且对接触部位微环境温湿度的测量表明，间隔织物能够保持接触部位微环境温湿度的平衡性能优于其它两种材料，有助于避免由于久坐或躺而产生的褥疮和其他疾病，是海绵和非织材料坐垫的优选替代产品。（3）机织间隔织物与经编间隔织物有限元模拟：机织间隔织物主要模拟结构参数对压缩性能的影响

8、，①间隔丝经密、纬密，设计了四种不同经密（分别是2:2:1、3:3:2、5:5:2、7:7:2）及两种不同纬密（分别是3:8、5:11）的机织间隔织物，结果显示间隔丝经密或纬密越大，其抗压性能越强，压缩到一定应变时所需消耗的能量相对越多，这是由于随着经密或纬密的增加，相同面积内间隔丝数量越多，所以表现出来的抗压性越好；②织物厚度，实验表明随着厚度由5mm增加到10mm，机织间隔织物的压缩功（由50.12mJ降低到