山棕床垫在人体压力作用下表面垂直位移测量方法

摘要

伴随人们生活水平的提高，人们对生活的质量要求也已不同往日。大量研究表明，柔软度适中并且材料优良的床垫对睡眠质量有很大的影响，而不同的睡眠姿势也会对睡眠质量产生作用。棕床垫不仅具有的透水透气、环保、防潮防菌的特性，而且棕床垫的使用寿命较其他类型床垫久、软硬弹性更符合亚洲人的体型和需求并且没有噪音。本文以棕榈床垫为研究对象，开展对人体躺在床垫上时棕床垫表面垂直位移测量方法的讨论并据此对棕榈床垫结构的改进提出可行性方案，从而进一步改善棕榈床垫的舒适性。本文的主要工作主要包括以下几个方面： 第一章总结了棕床垫的使用优势及其力学性能，对国内外包括棕床垫在内的其他类型床垫的研究现状做系统的总结,主要包括人-床系统的研究现状、压力分布（动态和静态）研究现状，并对与本课题有关的研究成果做了详细介绍。经过对国内外相关文献的广泛涉猎，作者发现在体压分布这一方面的研究颇多，而床垫表面凹陷量测试这一方面的研究少之又少，尤其是在棕榈床垫这一产品上，国外研究成果基本没有，国内也仅仅停留在对棕榈床垫自身力学性能的研究上，床垫表面垂直位移的测量方法的研究还有待深入。 第二章详细介绍了体压分布测试的相关内容，包括测试仪器设备、理论依据、测试具体方法并进行有限元分析。有限元分析结果表明，实验所用棕床垫压力峰值较大，压力分布不均匀，腰部的支撑力不够，需进行结构改善。 第三章介绍床垫表面垂直位移测试方法，包括技术背景、理论原理、测试系统、测试流程、结果分析。作者与课题组结合应力应变关系、应变与位移的关系以及有限差分法和最小二乘法等数学知识，摒弃过去直接得到实验结果的想法，采用间接方法，利用暨南大学实验室已有材料和设备，与课题组一起研发了位移感应系统。 第四章将测试结果与体压分布有限元分析结果进行比较，二者结论相吻合，证明这一测试方法可行。 第五章将位移感应系统测试垂直位移的方法在座椅表面进行简单应用。 第六章对论文中的相关实验进行总结，对实验的创新点进行归纳，并由此对课题的其他方面的应用进行展望。本文中提到的测量棕床垫表面垂直位移的方法还可以应用在汽车座椅、沙发、鞋靴等产品开发设计上，经过技术创新的产品会更有市场竞争力。

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