[發(fā)明專利]沙發(fā)座面彈性材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的有限元分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111160161.3
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113806989A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡玲玲;李偉康;張婷;余肖紅;鐘文翰
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33294
• 代理人: 丁海華;萬珠明

本發(fā)明公開了一種沙發(fā)座面彈性材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的有限元分析方法，按以下步驟進(jìn)行：S1、基于Ansys Workbench的Ogden foam本構(gòu)模型，運(yùn)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(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，獲得單層聚合物泡沫的測試參數(shù)；S2、基于Ansys Workbench的Ogden本構(gòu)模型，擬合單層面料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，獲得單層面料的測試參數(shù)；S3、根據(jù)單層聚合物泡沫的測試參數(shù)和單層面料的測試參數(shù)，利用有限元仿真進(jìn)而預(yù)測聚合物泡沫搭配面料組合的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。本發(fā)明可以有效預(yù)測沙發(fā)座面彈性材料組合的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，進(jìn)而方便后續(xù)改良和優(yōu)化沙發(fā)座面彈性材料，具有簡單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及沙發(fā)性能測試領(lǐng)域，具體涉及一種沙發(fā)座面彈性材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的有限元分析方法。

背景技術(shù)

沙發(fā)座面的舒適性與其彈性材料的搭配組合息息相關(guān)。一直以來，沙發(fā)企業(yè)和設(shè)計(jì)師在選擇搭配彈性材料時主要依靠單軸壓縮測試分析和工人經(jīng)驗(yàn)。但是，市場上的彈性材料如聚合物泡沫、彈簧、繃帶、面料等種類繁多，僅依靠傳統(tǒng)的單軸壓縮實(shí)驗(yàn)難以系統(tǒng)量化數(shù)量龐大的彈性材料組合的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。近年來，有限元分析法由于其直觀性、時效性等優(yōu)勢被廣泛運(yùn)用于工程力學(xué)的仿真模擬。有限元分析法可以通過建模來量化數(shù)量龐大的組合模型，同時還能準(zhǔn)確的對其進(jìn)行受力分析。因此，利用有限元分析法來研究沙發(fā)座面彈性材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系具有重要意義。在座椅舒適度領(lǐng)域，較多的關(guān)注點(diǎn)在于單層聚合物泡沫在單軸或多軸下的受壓屈服情況，而對多層聚合物泡沫或聚合物泡沫搭配面料組合的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的研究不多，缺乏一個簡單實(shí)用的分析方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種沙發(fā)座面彈性材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的有限元分析方法。本發(fā)明有效預(yù)測沙發(fā)座面彈性材料組合的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，進(jìn)而方便后續(xù)改良和優(yōu)化沙發(fā)座面彈性材料，具有簡單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：沙發(fā)座面彈性材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的有限元分析方法，按以下步驟進(jìn)行：

S1、基于Ansys Workbench的Ogden foam本構(gòu)模型，運(yùn)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(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，獲得單層聚合物泡沫的測試參數(shù)；

S2、基于Ansys Workbench的Ogden本構(gòu)模型，擬合單層面料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，獲得單層面料的測試參數(shù)；

S3、根據(jù)單層聚合物泡沫的測試參數(shù)和單層面料的測試參數(shù)，利用有限元仿真進(jìn)而預(yù)測聚合物泡沫搭配面料組合的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。

上述的沙發(fā)座面彈性材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的有限元分析方法，在AnsysWorkbench的Ogden foam本構(gòu)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(yīng)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(yàn)，其參數(shù)定義如下：u_i為剪切模量的初始系數(shù)，α_i為材料的基本參數(shù)，β_i為可壓縮系數(shù)，J為彈性體積比，λ_i為主伸長量，N為模型的階數(shù)；

簡化上式，對應(yīng)變能勢W求主伸長方向λ₂的求導(dǎo)，名義應(yīng)力σ在主伸長方向λ₂荷載方向上計(jì)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(yīng)變；

彈性體積比J＝λ₁λ₂λ₃，式4；