黏弹性材料床垫弹性评判方法

通过对黏弹性材料制作的床垫样块进行定位移静压缩试验,研究床垫样块在静压缩试验过程中应力松弛的变化情况,分析应力松弛的变化规律,并对不同黏弹性材料制作床垫样块的应力松弛结果进行比较分析研究,探索构建出床垫弹性性能与应力松弛的关联关系,并给出黏弹性床垫弹性指标的评判方法。研究结果表明:1)黏弹性材料制作床垫的静压缩应力松弛变化曲线成一次线性规律变化,且其斜率绝对值越大,弹性越差;2)黏弹性材料制作床垫的静压缩应力松弛变化加权绝对值越小,弹性越好,反之越差。     

烟丝压缩过程中应力松弛模型的建立

为了揭示烟丝压缩后应力松弛规律及获得烟丝的流变学参数,以烟丝为研究对象,利用烟丝流变测试仪对烟丝进行蠕变-应力松弛试验,构建表征堆积烟丝应力松弛过程的数学模型,分析了不同条件下烟丝被压缩后的应力松弛行为,并求解了该过程中烟丝的流变学参数。结果表明：(1)堆积烟丝具有良好的压缩黏弹性力学性质,在应力松弛过程的前5 s松弛速率最快,松弛过程持续约60 s后应力衰减速率变缓,最终存在平衡应力。(2)烟丝压缩过程中堆积烟丝流变特性可用五元件广义Maxwell模型描述,相关系数R2>0.994。(3)考察样品量和压缩载荷对烟丝应力松弛行为的影响,对获得的流变特征进行分析发现,随着样品量和压缩载荷的增大,平衡应力呈增大趋势。样品量越大,应力松弛时间比率α越小,压缩载荷越大,应力松弛时间比率α越大。该规律的表达为进一步研究不同条件下烟丝应力松弛特性与宏观烟支质量间的关系提供了基本方法。     

棉纤维蠕变与应力松弛行为分析

研究基于黏弹性的棉纤维蠕变回复与应力松弛规律。建立棉纤维蠕变与应力松弛的本构模型。在不同压缩载荷作用下测试棉纤维蠕变量与应力变化量。结果表明:棉纤维蠕变与应力松弛体现了非线性黏弹性;非线性黏弹性模型能较好地表征棉纤维蠕变回复、应力松弛的力学行为。在本研究范围内,施加载荷增加,棉纤维蠕变回复量增加,蠕变回复力学指标增大;棉纤维应变量增加,应力松弛的力学指标增大。     

植物纤维床垫轻量化结构设计

探究床垫受力后内部应力分布情况,为床垫轻量化结构设计开发提供技术指导。通过对床垫进行力学有限元分析,研究床垫各层受力变形与应力应变变化分布情况,建立一个用于指导产品轻量化结构设计的模型,并对该模型进行试验结果验证,得出床垫轻量化结构的最优解。结果表明,床垫各层的压应力面积离受力接触面越远,应力从受力中心向外扩散越大,其受力面积越大,且整体应力分布越趋于均匀。根据该分析结果建立了一个密度与结构关联的轻量化模型,利用该模型指导原理生产出来的床垫产品在确保床垫质量的前提下,可以将质量减轻15%以上,达到了床垫轻量化的效果。     

小变形条件下复合纱线的变形行为与力学性能

以长丝/短纤复合纱及纯棉纱等4类纱线为对象,研究其在小变形条件下受等应力与等应变循环拉伸应力作用下的力学行为,分析比较其在不同变形率及负荷条件下的的弹性回复率、蠕变率、应力松弛率等。实验结果表明:在较低的定伸长率和较低的定负荷拉伸循环应力试验中,4种纱线的弹性回复率、应力松弛与蠕变等力学性能特征均保持在较好的范围;随着定伸长率和定负荷的增大,纱线的弹性回复率、应力松弛与蠕变等特性有明显的不同,对于循环拉伸应力作用下的保形性综合评价而言,涤纶/氨纶/棉三组分复合纱最好,其次为氨纶/棉复合纱,再其次为涤纶/棉复合纱,最差为纯棉纱。     

弹簧床垫铺垫料对人体侧卧脊柱形态的影响

为了研究不同弹簧床垫铺垫料对人体侧卧脊柱形态的影响，以普通海绵、记忆海绵、乳胶海绵3款不同铺垫料的五区弹簧床垫为研究对象，采用脊柱形态下陷量测试法和脊柱形态定位法测量人体侧卧姿势的床垫下陷量以及比较侧卧姿势的人体脊柱形态曲线斜率、肩胛角α和骶骨角β。研究结果表明：床垫铺垫材料的不同，人体侧卧时肩、臀和腰部的下陷量也不同，人体脊柱形态也会因肩、臀和腰部的下限量变化而变化。其中以记忆海绵为铺垫料的床垫上的人体脊柱形态曲线的斜率小，人体侧卧在3款不同铺垫材料床垫时的肩胛角α都比站姿时要大，而骶骨角β都小于站姿时的骶骨角，从而对弹簧床垫的设计提供理论依据。     

拉普拉斯变换在纸张力学特性研究中的应用

将Laplace变换应用于纸张粘弹性模型,推导出了表达应力应变关系的本构方程.本构方程表明应力与应变在屈服极限之前是线弹性阶段;在屈服极限之后表现出复杂的非线性特性.应用该方程分析蠕变、回复和应力松弛特性,推导出了应力松弛和蠕变的解析表达式,并得出特性曲线.分析结果表明,纸张的应力应变具有非线性关系,属于材料非线性问题.     

床垫睡眠脊柱形态与睡眠质量关系

床垫对人体睡眠舒适性与睡眠质量产生重要的影响。提出了一种睡眠脊柱形态的表征方法，测量了仰卧在6种弹簧床垫上人体脊椎曲线，同时通过真人睡眠脑电试验评价了人体的睡眠质量，建立了人体脊柱形态与睡眠质量指标之间的关系。结果表明：采用床垫贴合度指标可以反映人体脊柱曲线的变化程度，材质为乳胶、云柔深睡绵和独立筒弹簧的床垫睡眠舒适感最好；床垫贴合度与深睡眠占比和睡眠效率均呈现显著的非线性相关关系；贴合度越接近于1，脊柱形态变化越小，深睡眠占比和睡眠效率越高，睡眠体验感越好。研究结果为弹簧床垫的科学设计提供参考。     

无纺布的粘弹性泊松比

为了研究无纺布的粘弹性力学行为，精确计算其粘弹性泊松比。以粘弹性力学理论为基础，结合Laplace变换和蠕变应力条件，推导了由横向应变和松弛模量计算粘弹性泊松比的精确表达式。由蠕变实验和松弛实验数据，获得了无纺布横向应变和松弛模量随时间变化的Prony级数，并利用1stOpt软件模拟了无纺布的粘弹性泊松比时变曲线。结果表明：在蠕变条件下，随着载荷作用时间增加，无纺布泊松比逐渐增大并趋近于0.25。该方法可有效获得无纺布的粘弹性泊松比，为其后续生产加工所涉及的力学指标计算提供参考值。     

纱线的应力松弛性能

以标准线性固体模型为基础,利用玻尔兹曼叠加原理对纱线在拉伸松弛过程中的力学行为进行分析,建立纱线应力松弛的理论方程。在应变一定、拉伸速度不同情况下和拉伸速度一定、不同应变条件下分别对涤/粘纱和竹浆纤维/棉纱进行拉伸应力松弛实验,求得纱线在各种情况下的应力松弛回归方程及其相关系数,理论计算和实测结果在拉伸和松弛阶段都符合得很好。实验结果表明:该模型能够很好地模拟纱线在小应变下的松弛性能;在其他条件相同的情况下,拉伸速度越大或纱线应变越大,纱线的松弛时间越短,松弛现象越明显。     

不同WPNI脱脂乳粉对发酵乳饮料稳定性的影响

以TSI(动力学稳定性指数)、粒径、ΔBS(背散射光强变化值)为指标,比较6种以不同WPNI的脱脂乳粉为原料的发酵乳饮料体系的稳定性,并利用SDS-PAGE分析了发酵乳饮料的离心沉淀物质成分。结果表明:发酵乳饮料的原料脱脂乳粉WPNI值越低,即未变性蛋白含量越低,脱脂乳粉热变性程度越大,产品的TSI值越高,粒径越大,ΔBS也越大,饮料体系的稳定性越差。通过SDS-PAGE分析得到,沉淀物质主要为casein,β-lg,α-La,还有少量的Lf和BSA。     

基于流变特性的香梨果实营养成分预测

为了实现香梨多种营养成分指标高效且较为准确的检测,本文采用质构仪对香梨果肉进行了蠕变测试和应力松弛测试,确定最适合描述香梨果肉蠕变特性和应力松弛特性的流变模型以获取香梨各流变参数,然后分析流变参数与香梨可溶性固形物含量SSC、可滴定酸度TA、固酸比RTT的相关性,并采用逐步多元线性回归法预测香梨这3种营养成分指标。研究结果表明,香梨果肉的蠕变特性和应力松弛特性分别可采用六元件广义Kelvin-Voigt模型和五元件广义Maxwell模型精确拟合,决定系数R2均在0.95以上;两模型都有流变参数与香梨可溶性固形物含量SSC、可滴定酸度TA、固酸比RTT具有显著相关性(p0.05),所构建的逐步多元线性回归模型也都可以有效预测这3种营养成分指标,预测模型的相关系数r均高于0.7,所得预测值与实测值间无显著差异。与应力松弛参数构建的预测模型相比,基于香梨蠕变参数构建的预测其各营养成分指标模型的标准误差RMSE较小,对香梨营养成分指标预测更稳定可靠。     

聚四氟乙烯滤料的高温蠕变行为与抗蠕变研究

聚四氟乙烯(PTFE)针刺滤料的寿命与蠕变失效密切相关。为预测其长期蠕变行为,在200~260℃范围内进行梯度蠕变实验,借助时温等效原理得到滤料的蠕变曲线,并进一步探究后处理工艺对PTFE针刺滤料蠕变性能的影响。结果表明:在恒定拉应力下PTFE滤料发生了蠕变和其他多种形变,长时间尺度内蠕变起主要作用,预测滤料的高温蠕变寿命在3年左右。此外,时移因子与温度的关系曲线满足WLF方程,意味着时温等效原理描述PTFE滤料的高温蠕变行为是适用的。在试验周期内,松弛热定形增加了滤料的蠕变应变量,定长热定形、浸渍整理、覆膜整理降低了滤料的蠕变应变量,其中覆膜整理滤料的抗蠕变性能最佳。     

床垫材料支撑性能评价

床垫与人体的接触状态及支撑效果,会影响人体感知舒适性并进一步影响睡眠质量,对长期卧床的患者更可能是引起压疮的直接原因。对床垫材料的支撑性能的评价至关重要。选择6种典型的床垫材料,对它们进行了厚度压缩测试和床垫与人体接触体压分布测试。通过压强、压缩厚度曲线,结合床垫的人体体压分布测试结果,实现对人体与床垫接触压陷深度的预测,进而综合评价床垫材料的支撑效果。     

硅氧烷功能化石墨烯改性有机硅皮革手感剂的稳定性与应用

硅氧烷功能化石墨烯具有良好的分散性与稳定性,功能化石墨烯改性有机硅具有良好的耐酸、耐碱能力。本文使用纳米粒度及电位分析仪、Taber耐磨试验机、摩擦褪色试验机等测试了硅氧烷功能化石墨烯改性有机硅的zeta电位、纳米粒度、粒径分布及成革物理机械性能,结果表明:石墨烯改性有机硅在pH值为0.5~11.5时稳定性高;碱性越强,纳米粒度越大,粒径分布越集中,粒径分布系数越小;酸性越强,粒径分布越分散,粒径分布系数越大。将硅氧烷功能化石墨烯与聚氨酯光亮剂或硝化棉光亮剂共混应用于皮革顶层涂饰,能显著提升涂层物理机械性能,且石墨烯改性有机硅对聚氨酯光亮剂的增强效果高于硝化棉光亮剂。     

多轴向经编玻璃纤维织物增强复合材料的蠕变特性研究

玻璃纤维增强复合材料在长期服役条件下的蠕变行为会导致结构件发生形变,进而对材料稳定性产生很大的影响,因此对其蠕变性能的研究很有必要。分别以三轴向和四轴向经编玻璃纤维织物为增强体,环氧树脂为基体,采用真空辅助树脂传递模塑(vacuum assisted resin infusion, VARI)成型方法制备复合材料试样。研究不同应力水平下复合材料试样的弯曲蠕变规律,对蠕变曲线进行线性拟合,预测材料蠕变寿命。基于试样断裂失效形貌图,分析蠕变损伤情况,揭示蠕变特性。结果表明,当施加小于弯曲断裂强度值80%的应力时,复合材料蠕变历经2个阶段,减速蠕变阶段,应变随时间延续而增加,但增速逐渐减小;匀速蠕变阶段,应变随时间延续而匀速增加。当施加大于弯曲断裂强度值80%的应力时,2种复合材料在历经减速蠕变和匀速蠕变阶段后,进入加速蠕变阶段,此阶段应变随时间延续而快速增加,直至试样破坏失效。通过蠕变试验,验证复合材料在弯曲断裂强度值80%的应力水平下蠕变寿命预测结果的准确性。结果显示,三轴向和四轴向复合材料试样分别在施加应力2.83 h和37.40 h后发生蠕变断裂,蠕变寿命预测结果与试验结果的误差较小...     

搅拌型酸乳蠕变恢复性能的研究

以搅拌型酸乳为研究对象,建立了一种蠕变恢复性能评价的测试方法。对酸乳施加应力,研究其应变与柔量随时间的变化,在柔量-时间曲线中的稳态阶段做出一条直线,其斜率值的倒数即可反映零剪切黏度,同时,应力撤销后考察酸乳应变与柔量随时间的变化,通过柔量值的大小即可评价酸乳的弹性大小。对9类市面上流行的搅拌型酸乳进行蠕变恢复性能测试,结果表明:不同酸乳的零剪切黏度与恢复柔量差异明显,同时,两者之间存在显著的负相关。文章还对方法的实验参数进行了优化,通过应力扫描确定了酸乳的线性黏弹性区域,同时,结合不同应力大小时的蠕变恢复试验结果最终确定了所施加的应力值为0.5 Pa。另外,进一步研究了不同恢复时间对恢复性能的影响,并最终确定了60 min作为恢复时间。     

烟丝结构对卷烟物理指标的影响

通过对配方叶丝(A)和3种不同配方烟丝(B、C、D)进行连续多次卷制,采用灰色关联方法分析了烟丝结构分布与卷烟物理指标的相关关系.结果表明:①存在某一特定烟丝长度与卷烟物理指标关联极性的分界点,大于与小于该长度烟丝的比例变化对卷烟物理指标的影响趋势相反;②不同长度烟丝与卷烟物理指标的关联系数在某一特定长度时达到最大,烟丝越接近该长度,关联系数越大,但是对于不同的物理指标及其稳定性,该长度值有所不同;③为获得较为理想的卷烟物理指标及其稳定性,烟丝结构分布的最可几长度应为2.00～4.75 mm,应尽量减少小于1.40 mm的烟丝比例.     

机织间隔织物增强聚氨酯泡沫复合材料的吸声性能

为进一步改善机织间隔织物增强聚氨酯泡沫复合材料的吸声性能，以不同质量分数的竹粉为填料加入间隔织物增强聚氨酯泡沫中，进行吸声性能测试并优化设计，研究了复合材料的空腔厚度、穿孔率以及二者相结合对吸声性能的影响。结果表明：在复合材料中加入竹粉质量分数为0.5%的吸声性能最好；空腔厚度越大，吸声峰值越向低频方向移动，且吸声频带越来越窄；穿孔率越大，吸声峰值越大，吸声峰值随穿孔率增加整体向高频方向移动，吸声频带越来越宽；穿孔率越大，达到吸收峰值所需的空腔越小，空腔厚度越大，所需穿孔率越小，穿孔与空腔相结合可以改善复合材料吸声效果。     

TPEE空气纤维与普通海绵组合对床垫综合刚度的影响

床垫软硬度影响睡眠质量,是床垫舒适性的重要指标,为探究TPEE空气纤维与普通海绵组合对床垫软硬度的影响规律,采用控制变量法进行准静态压缩试验,以TPEE空气纤维材料为铺垫层,以普通海绵材料为支撑层,测得不同组合床垫的综合刚度。试验结果表明：当TPEE空气纤维作为床垫铺垫层时,其密度与厚度对床垫的综合刚度影响较大,增加铺垫层层数会使床垫综合刚度数值降低,但上下层材料结构顺序对床垫综合刚度基本无影响;当普通海绵作为床垫支撑层时,其密度与厚度对床垫的综合刚度影响较大。该结果可为床垫软硬度分区个性化设计提供理论依据。