鞋墊用間隔織物的壓縮表征與建模.pdf

1、經(jīng)編間隔織物是由兩個(gè)經(jīng)編針織物表面層和間隔層構(gòu)成的立體織物，具有良好的緩壓減震和抗壓縮回彈性以及很好的透氣導(dǎo)濕和吸音隔音等性能，而成為墊類材料的優(yōu)選，并逐漸進(jìn)入鞋墊領(lǐng)域。本文著重研究間隔織物的結(jié)構(gòu)與壓縮行為過(guò)程，期望為鞋墊用材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供優(yōu)化指導(dǎo)，主要研究?jī)?nèi)容包括：（a）采用鞋楦、球和平板三種壓頭實(shí)驗(yàn)，分析三種壓頭形式對(duì)間隔織物壓縮行為的影響；（b）采用主觀人足對(duì)經(jīng)編間隔織物進(jìn)行踩壓實(shí)驗(yàn)，比較主觀感受結(jié)果與客觀壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的聯(lián)

2、系，找出適合鞋墊產(chǎn)品的間隔織物結(jié)構(gòu)；（c）使用ABAQUS有限元軟件實(shí)施間隔織物壓縮行為的有限元模擬，分析不同間隔絲參數(shù)的間隔織物整體及間隔絲的應(yīng)力分布，結(jié)果如下：
　?。?）壓頭形式對(duì)經(jīng)編間隔織物壓縮行為過(guò)程的影響，鞋楦壓頭壓縮間隔織物得到的壓縮曲線的線性度均小于1，其壓縮曲線呈現(xiàn)非線性；球面壓頭壓縮間隔織物得到的壓縮曲線也具有非線性特性；平板壓頭壓縮間隔織物得到的壓縮曲線的線性度大部分大于1，有些呈現(xiàn)線性特性，有些呈現(xiàn)非線性；

3、通過(guò)三種壓縮形式的對(duì)比和相關(guān)性分析，鞋楦壓縮行為與球面壓縮行為的相關(guān)性較好，與平板壓縮行為的相關(guān)性較差；球面壓縮行為與平板壓縮行為的相關(guān)性較顯著。所以，鞋楦壓頭壓縮間隔織物的壓縮曲線性質(zhì)與球面壓頭的更為接近。
　?。?）與人足對(duì)間隔織物的主觀感受進(jìn)行對(duì)比，采用經(jīng)編間隔織物的壓縮曲線來(lái)分析其足底緩壓性能的方法的可行性，即球面壓縮曲線上的四個(gè)指標(biāo)，壓縮功、恢復(fù)功、滯后功和最大力值。這四個(gè)指標(biāo)之間的相關(guān)性系數(shù)很高，大于0.88，且與間隔

4、絲直徑、織物厚度、織物面密度、織物評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)有一定的關(guān)系。這些說(shuō)明四個(gè)壓縮指標(biāo)和結(jié)構(gòu)參數(shù)（間隔絲直徑、織物厚度）與間隔織物的足底緩壓性能有很大的關(guān)系，它們可以用于評(píng)估足底緩壓型經(jīng)編間隔織物的壓縮舒適性能。根據(jù) K-均值聚類算法，四個(gè)壓縮指標(biāo)和結(jié)構(gòu)參數(shù)（間隔絲直徑、織物厚度）組成的樣本向量，代表著經(jīng)編間隔織物的足底緩壓性能，并且在客觀分類時(shí)是有效的。主觀評(píng)價(jià)結(jié)果也被分成三組（舒服、中等和不舒服）。通過(guò)對(duì)比經(jīng)編間隔織物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分類結(jié)果可知

5、，客觀聚類方法和主觀評(píng)價(jià)方法之間有很好的一致性。這也許可以說(shuō)明球面壓縮力-位移曲線上的指標(biāo)和結(jié)構(gòu)參數(shù)可以用來(lái)表征經(jīng)編間隔織物的足底緩壓性能，并可以得到間隔織物的主觀評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。
　?。?）間隔織物平板壓縮行為的有限元分析結(jié)果表明，當(dāng)間隔織物模型壓縮至一定的應(yīng)變時(shí)，壓縮功和最大力值隨間隔絲高度增加而減小，且隨著間隔絲高度的增加，壓縮功不斷減小且差距越來(lái)越小，最大力值也有相似的變化；隨著間隔絲模量的增加，間隔織物模型整體的壓縮功、最大力

6、值均增加，當(dāng)間隔絲模量增加量相同時(shí)，壓縮功的增加量越來(lái)越小，最大力值的增加量沒(méi)有明顯的規(guī)律，且模型壓縮的線性特性隨著間隔絲模量的增大，先變好再變差，當(dāng)模量為3386.7MPa時(shí)，壓縮曲線的線性特性最好；當(dāng)其它參數(shù)不變時(shí)，隨著間隔絲密度的增加，間隔織物模型整體的壓縮功和最大力值越來(lái)越大，壓縮功和最大力值的差值增加量越來(lái)越大，并且間隔絲密度較小時(shí)，曲線的線性度較好，密度大時(shí)的非線性特性較好；當(dāng)間隔絲直徑增大時(shí)，壓縮功和最大力值均增大，并且除

7、了織物厚度為5mm，間隔絲直徑為0.2mm的間隔織物模型，其它三種的曲線的非線性特性較好；隨著間隔絲屈曲度的增大，間隔織物模型整體的壓縮功和最大力值受間隔絲的屈曲度的影響較小，當(dāng)間隔絲屈曲度小于90°時(shí)，壓縮力-應(yīng)變曲線在應(yīng)變0.05處發(fā)生屈服；當(dāng)間隔絲屈曲度等于90°時(shí)，壓縮力-應(yīng)變曲線在應(yīng)變0.45處發(fā)生屈服，當(dāng)間隔絲屈曲度大于90°時(shí)，壓縮力-應(yīng)變曲線在應(yīng)變0.40處發(fā)生屈服；當(dāng)有接觸條件時(shí)，間隔織物模型只有豎直一個(gè)方向的作用，不