丝瓜络沙发填充材料的力学特性研究.pdf

摘 要 丝瓜络是一种绿色环保且产量丰富的天然植物纤维材料，研究用丝瓜络部分或完全代 替海绵材料成为新型环保垫层材料对于发展绿色经济具有重要意义。本论文以丝瓜络柱段 为主要研究对象，利用力学性能测试，研究丝瓜络柱段的承载方向、直径、柱体高度及两 种物理处理对其压陷硬度、压缩变形特征、形变回复性能及压缩永久变形的影响，为丝瓜 络作为沙发座垫材料提供理论研究依据；利用耐久性试验，模拟丝瓜络沙发座垫在长期使 用的情况下座垫局部的耐久程度；利用体压分布测试及主观评价相结合的方法，对丝瓜络 沙发座垫的舒适性进行了初步探究。得到主要研究结果如下： （1）两种密度丝瓜络的承载方向对四个力学性能考察指标都有影响，且丝瓜络的承载 方向对于不同的力学性能考察指标表现不一。丝瓜络的直径只对其压陷硬度有影响，且两 者呈线性关系，直径为50mm 的高密度丝瓜络的压陷硬度更接近于沙发常用两种海绵的压 陷硬度。丝瓜络的柱体高度对其压陷硬度、形变回复性能和压缩永久变形有影响，高度为 50mm 的高密度丝瓜络柱段的压陷硬度更接近于沙发常用海绵的压陷硬度，24 小时后形状 回复率、压缩永久变形均与丝瓜络的柱体高度呈线性关系。综合考虑后选择直径为 50mm 左右，高度为50mm 的纵向承载高密度丝瓜络柱段作为沙发座垫填充材料。 （2 ）湿润法处理的高密度丝瓜络柱段的压陷硬度更接近沙发常用的两种海绵。两种物 理处理的高密度丝瓜络的压缩变形特征均高于海绵。压缩法对丝瓜络形变回复性能及压缩 永久变形的改善效果不如湿润法，湿润法处理的丝瓜络柱段的这两项指标与海绵更接近。 （3 ）丝瓜络沙发座垫高度随着耐久性试验加载次数的增加而减小，试验过程中，丝瓜 络座垫试样的座垫高度下降了6.46mm；压缩量a 和压缩量c 随着加载次数的增加，都呈现 先快速增加再缓慢减小的趋势，转折出现在耐久性试验的第二和第三阶段之间，试验过程 中，压缩量a 变化了10.68mm，压缩量c 变化了8.30mm。座垫试样的垫层材料在耐久性试 验过程中无明显的塌陷和破坏。结果表明在模拟第90 百分位人体体重长期作用的情况下， 丝瓜络沙发座垫具有一定耐久性。 （4 ）体压实验结果表明，普通海绵沙发座垫的舒适性较好，丝瓜络沙发座垫的稳定性 较好。主观评价方面，丝瓜络沙发座垫的坐姿稳定感，坐骨周围、臀部、大腿内外侧及前 端的舒适度较好，而普通海绵沙发座垫的臀部下陷感、柔软性和弹性较好，对于总体感觉， 受试者认为两者的差别不大。因此，丝瓜络沙发座垫的舒适性可在一定程度上媲美普通海 绵沙发。 关键词：丝瓜络；填充材料；力学性能；沙发座垫 Research on Mechanical Properties of Luffa Sponge as Sofa Filling Material Abstract Luffa sponge (LS) is a kind of natural plant fiber material with rich resources, green and environmentally friendly. It is of great significance to develop a green economy by using LS to partially or completely replace sponge materials as a new environmental protection cushion material.This paper took the LS column as the main research object, and used the mechanical property test to study the effect of bearing direction, diameter, column height and two physical treatments of the LS column to its indentation hardness, support factor, deformation recovery performance and compression set. The results provi