[發明專利]沙發座面彈性材料的應力應變關系的有限元分析方法

在審

• 申請號: 202111160161.3
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113806989A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 胡玲玲;李偉康;張婷;余肖紅;鐘文翰
• 申請（專利權）人: 喜臨門家具股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F113/12;G06F119/14
• 代理公司: 杭州萬合知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33294
• 代理人: 丁海華;萬珠明

1.沙發座面彈性材料的應力應變關系的有限元分析方法，其特征在于：按以下步驟進行：

S1、基于Ansys Workbench的Ogden foam本構模型，運用非線性最小二乘法，擬合單層聚合物泡沫在單軸壓縮測試的應力應變關系，獲得單層聚合物泡沫的仿真材料參數；

S2、基于Ansys Workbench的Ogden本構模型，擬合單層面料的應力應變關系，獲得單層面料的仿真材料參數；

S3、根據單層聚合物泡沫和單層面料的仿真材料參數，利用有限元仿真預測聚合物泡沫搭配面料組合的應力應變關系。

2.根據權利要求1所述的沙發座面彈性材料的應力應變關系的有限元分析方法，其特征在于：在Ansys Workbench的Ogden foam本構模型中，單層聚合物泡沫的彈性由彈性變形的勢能來表示，其應變能勢是基于左柯西-格林張量的主要拉伸量，并由下式給出：

上式是基于對單層聚合物泡沫軸向拉伸試驗，其參數定義如下：u_i為剪切模量的初始系數，α_i為材料的基本參數，β_i為可壓縮系數，J為彈性體積比，λ_i為主伸長量，N為模型的階數；

簡化上式，對應變能勢W求主伸長方向λ₂的求導，名義應力σ在主伸長方向λ₂荷載方向上計算為：

其中：λ₂表示為：

式中，λ為拉伸方向的伸長量，L為聚合物泡沫試件未變形時軸壓方向上長度，ΔL為聚合物泡沫試件軸向壓量，ε為伸長方向上的應變；

彈性體積比J＝λ₁λ₂λ₃，式4；

式中，在單層聚合物泡沫形變中，在泊松比v_i為0的情況下忽略在λ₁方向和λ₃方法上的拉伸量，即λ₂＝λ，λ₁＝λ₃＝1；

可壓縮系數

式中，在泊松比v_i為0的情況下，可壓縮系數β_i也為0；

由單軸壓縮測試過程中，彈性體積比J定義為λ₂方向上的伸長比，因此可推導出應力應變關系的公式，其過程如下：

式中，v₀表示為聚合物泡沫試件變形后的體積，v為聚合物泡沫試件未變形的體積；

聚合物泡沫單軸壓縮時λ₂方向上的伸長比表示為：

將式6和式7代入式1中，再對應變能勢求主伸長方向的求導，從而推出單軸壓縮下聚合物泡沫的名義應力應變關系：

3.根據權利要求2所述的沙發座面彈性材料的應力應變關系的有限元分析方法，其特征在于：在擬合單層聚合物泡沫在單軸壓縮測試的應力應變關系中，通過反分析法來不斷調整測試參數的數值，直到有限元計算出的目標量和測試數據相吻合為止，用于解決單軸壓縮下壓時聚合物泡沫會對圓盤側壁和底側邊緣產生剪切應力導致利用式8擬合單軸壓縮數據的初始參數偏大的問題。