填充物的力学性能对坐垫舒适性影响的仿真分析

来源：现代纺织技术杂志2024年第4期北京时间：

作者：肖珂莹, 崔思怡, 林少武, 王雪琴

单位：1.浙江理工大学纺织科学与工程学院（国际丝绸学院），杭州 310018；2.顾家家居股份有限公司，杭州 310018；浙江理工大学桐乡研究院，嘉兴 314000

摘要：将经编间隔织物和不同密度的海绵材料作为坐垫的填充物，通过分析坐垫上的人体体压分布情况，深入探讨坐垫的整体舒适度。首先，选择中密度海绵（28 kg/cm³）、高密度海绵（50 kg/cm³）及新型弹性材料经编间隔织物，对其进行力学性能进行实验。随后，采用有限元仿真法，对三种材料分别进行单轴压缩仿真，分析得出拟合度最高的本构模型；对经编间隔织物材料进行微元变形仿真，分析该材料变形量、压强、厚度三者关系的数学模型。最后，建立弹性坐垫和中国50百分位男性的人体臀部（软组织+骨骼）仿真复合模型，分析臀部与垫面的体压分布数据，并利用体压测试仪验证仿真数据的有效性。结果发现：中密度海绵、高密度海绵及经编间隔织物在仿真分析后体压-应变拟合度最高（为99.24%）的本构模型选低密度泡沫较合适；可经过MATLAB进行二次多项式拟合得出经编间隔织物的变形量、压强、厚度三者之间的数学模型；经编间隔织物弹性坐垫垫面的峰值比中密度海绵弹性坐垫垫面的体压峰值大，比高密度海绵弹性坐垫垫面的体压峰值小，整体垫面体压分布情况较海绵坐垫更均匀；体压测试仪验证仿真数据与实际测试数据小于5%，表明仿真实验的可行性。研究表明，经编间隔织物比海绵材料具有更好的支撑性和压力舒适性。这些实验结果的数据以及虚实结合的方法可为未来弹性坐垫产品的材料选择及开发模式提供参考。

关键词：经编间隔织物,有限元,力学性能,本构模型,体压分布,微元变形