棉纖維集合體壓縮力傳遞與密度關(guān)系

李 勇， 張 宏， 張有強(qiáng)， 陳曉川， 劉文亮

(1. 塔里木大學(xué) 機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300； 2. 東華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 上海 201620)

棉纖維集合體壓縮力傳遞與密度關(guān)系

李 勇1， 張 宏1， 張有強(qiáng)1， 陳曉川2， 劉文亮1

(1. 塔里木大學(xué) 機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300； 2. 東華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 上海 201620)

為分析棉纖維集合體的壓縮力傳遞特性，在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上對(duì)棉纖維集合體進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，用壓力傳感系統(tǒng)采集受壓棉纖維集合體上、中、下3層的壓強(qiáng)，分析傳感器采集的壓縮強(qiáng)度與棉纖維集合體應(yīng)變、相對(duì)密度的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著棉纖維集合體應(yīng)變的增加，其各層壓強(qiáng)值均增加; 各層棉纖維集合體壓強(qiáng)值由上而下呈降低趨勢(shì)，層間存在顯著壓強(qiáng)差。分析棉纖維集合體的密度-力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)，其相對(duì)密度與壓強(qiáng)之間呈極佳的線(xiàn)性關(guān)系，即棉隨著纖維集合體相對(duì)密度的增加，各層壓強(qiáng)均呈線(xiàn)性增加。同時(shí)，相對(duì)密度與層間壓強(qiáng)差之間存在良好的關(guān)系，表明棉纖維集合體存在顯著的應(yīng)變率敏感性。

棉纖維集合體； 壓縮力； 傳遞； 相對(duì)密度

棉花是新疆地區(qū)重要的紡織原料。在儲(chǔ)運(yùn)、生產(chǎn)加工等環(huán)節(jié)，棉纖維集合體需被反復(fù)多次壓縮、放松，其壓縮性能的優(yōu)劣與各環(huán)節(jié)生產(chǎn)效率密切相關(guān)。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)各類(lèi)纖維集合體壓縮力學(xué)性能開(kāi)展大量的壓縮理論推導(dǎo)、力學(xué)模型分析和相關(guān)試驗(yàn)研究[1-3]，從力學(xué)原理角度分析纖維集合體的壓縮性能，也從壓縮力與壓縮變形力學(xué)曲線(xiàn)分析力學(xué)特征[4-6]，研究表明，纖維集合體的密度是影響壓縮力學(xué)參數(shù)最重要的指標(biāo)，且纖維集合體密度與壓縮力之間存在著密切關(guān)系[7-9]。

目前，棉纖維集合體的壓縮力學(xué)指標(biāo)與其壓縮密度演化過(guò)程分析、棉纖維集合體內(nèi)部應(yīng)力分布、傳遞與密度梯度的建模與理論分析推導(dǎo)等方面的研究鮮有報(bào)道。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題的研究，有助于分析籽棉打垛、原棉打包等壓縮環(huán)節(jié)中棉纖維集合體的壓縮壓力與其受壓縮集合體內(nèi)部緊密度程度變化以及纖維集合體壓力傳遞之間聯(lián)系。

基于前人的研究，本文以棉纖維集合體為對(duì)象，采用壓力傳感系統(tǒng)采集棉纖維集合體壓縮過(guò)程的壓強(qiáng)值，分析壓縮過(guò)程中不同層間棉纖維集合體壓強(qiáng)值與密度的關(guān)系，建立相應(yīng)的力學(xué)模型，以期為棉纖維集合體的壓縮生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供理論參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

選用新疆阿拉爾市新陸中37手摘原棉，原棉于軋花廠軋花機(jī)后端棉道提取。

1.2 壓力傳感系統(tǒng)原理

從表2可知，經(jīng)過(guò)對(duì)四種敏感性指標(biāo)d’進(jìn)行折半信度檢驗(yàn)后，自我和他人這兩部分的內(nèi)部一致性系數(shù)分別為0.438和0.482，分半系數(shù)為0.534，說(shuō)明GNAT測(cè)量程序可信[27].

萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(上海卓技儀器設(shè)備有限公司)、FA1104電子天平(上海安亭科學(xué)儀器廠)、FSR400薄膜壓力傳感器(Interlink Electronics)、有線(xiàn)薄膜壓力傳感軟件(安徽威科電子有線(xiàn)公司)。

壓力傳感系統(tǒng)由FSR400薄膜壓力傳感器、彩排線(xiàn)、USB公共接頭、筆記本和有線(xiàn)薄膜壓力傳感軟件組成。薄膜壓力傳感器為力敏電阻式壓力傳感器，將其置于棉纖維集合體層間，棉纖維集合體壓縮壓力導(dǎo)致傳感器內(nèi)電阻發(fā)生變化(壓力越大，電阻值越小)。有線(xiàn)薄膜壓力傳感器采集電阻信號(hào)，將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化為力值，并以每50次/s的頻率采集壓力值并存儲(chǔ)壓力值。

1.3 壓縮試驗(yàn)

稱(chēng)取225 g原棉，裝入亞克力管(外徑110 mm，內(nèi)徑104 mm，壁厚3 mm)，置于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)上，以20 mm/min的加載速度進(jìn)行壓縮試驗(yàn)(室內(nèi)溫度16 ℃，相對(duì)濕度27%)。在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)動(dòng)壓頭、定壓頭和定、動(dòng)壓頭中間位置放置3個(gè)壓力傳感器。動(dòng)壓頭在壓縮過(guò)程中由有線(xiàn)薄膜壓力傳感系統(tǒng)采集3路壓力數(shù)據(jù)。3路數(shù)據(jù)依次由上傳感器、中傳感器和下傳感器采集。上傳感器采集萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)動(dòng)壓頭施加在棉纖維集合體整體的壓強(qiáng)；中傳感器采集棉纖維集合體中間位置所承受的壓強(qiáng)；下傳感器采集棉纖維集合體底部所承受的壓強(qiáng)。萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)壓縮壓力采集示意圖，如圖1所示。

棉纖維集合體傳感器采集的壓強(qiáng)與亞克力管內(nèi)棉纖維集合體平均密度計(jì)算公式見(jiàn)式(1)、(2)。棉纖維集合體壓縮數(shù)據(jù)采用Orgin8.5軟件進(jìn)行繪圖與分析。

通過(guò)對(duì)河源及泛珠三角電子信息企業(yè)高技能人才需求的調(diào)研與分析; 對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)方向畢業(yè)生進(jìn)行跟蹤調(diào)查；對(duì)嵌入式技術(shù)與應(yīng)用專(zhuān)業(yè)職業(yè)崗位的工作過(guò)程與工作任務(wù)系統(tǒng)化分析，形成了以職業(yè)能力為導(dǎo)向的課程體系，并在人才培養(yǎng)模式改革方面初步形成了以“項(xiàng)目引導(dǎo)、學(xué)訓(xùn)交替”為特征的人才培養(yǎng)模式，如圖1所示，將校企合作、能力層次培養(yǎng)、創(chuàng)新能力及職業(yè)素質(zhì)教育貫穿整個(gè)人才培養(yǎng)過(guò)程。

(1)

式中：P為棉纖維集合體壓強(qiáng)，0.1 MPa；F為傳感器采集的壓力值，N；d為傳感器壓力采集區(qū)直徑，mm。P1為上傳感器壓強(qiáng)；P2為中傳感器壓強(qiáng)；P3為下傳感器壓強(qiáng)。△P13為上下傳感器壓強(qiáng)差；△P12為上中傳感器壓強(qiáng)差；△P23為中下傳感器壓強(qiáng)差。

(2)

式中：ρ為棉纖維集合體平均密度，g/cm3；m為亞克力管內(nèi)棉纖維集合體質(zhì)量，g；D為亞克力管內(nèi)徑，mm；H為亞克力管內(nèi)棉纖維集合體初始高度，mm，亞克力管內(nèi)可裝棉纖維集合體有效高度為255 mm；x為萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)動(dòng)壓頭下行位移量，mm。

2 結(jié)果分析

式中：σ*為泡沫材料的塑性塌陷強(qiáng)度；ρ*為泡沫材料的塑性塌陷密度；σs為基體材料的屈服強(qiáng)度；ρs為基體材料的密度；A、B為材料的常數(shù)。

3個(gè)壓力傳感器采集的棉纖維集合體壓強(qiáng)與應(yīng)變曲線(xiàn)，如圖2所示。

圖3～5中，棉纖維相對(duì)密度的b(b分別取1、2、3、4、5、6)次冪與3路傳感器采集的壓強(qiáng)之間分別進(jìn)行線(xiàn)性擬合，得出二者之間的擬合曲線(xiàn)和回歸方程，如表1、2、3所示。由圖3、4、5可知，不同b次冪值下，b次冪相對(duì)密度與3路傳感器所采集的壓強(qiáng)數(shù)據(jù)線(xiàn)與擬合線(xiàn)均相近。比較表1、2、3中相對(duì)密度與壓強(qiáng)之間相關(guān)系數(shù)R2發(fā)現(xiàn)，R2值均大于0.85，表明二者之間存在較好的線(xiàn)性關(guān)系。故建立相對(duì)密度與壓強(qiáng)兩者之間的相關(guān)解析方程是可行的。隨b值的增加，3路傳感器的數(shù)據(jù)線(xiàn)與擬合線(xiàn)之間吻合程度呈先加強(qiáng)后減弱的變化趨勢(shì)。當(dāng)b取4時(shí)，3路傳感器采集的壓強(qiáng)與相對(duì)密度之間的相關(guān)系數(shù)均為最大，其R2值分別為0.998、0.998和0.994?？梢?jiàn)4次解析方程表征3路傳感器采集的壓強(qiáng)與相對(duì)密度效果最佳，即P=c(ρ/ρ0,)4+d(d為修正量)可作為表征棉纖維集合體相對(duì)密度與壓強(qiáng)之間關(guān)系的最佳解析方程。

2.2 棉纖維集合體密度-力學(xué)模型

1.2.2 臍動(dòng)脈血流監(jiān)測(cè) 采用三瑞SRF-608胎兒臍動(dòng)脈血流檢測(cè)儀(武勝陽(yáng)光康健醫(yī)療器械有限公司)對(duì)所有孕產(chǎn)婦進(jìn)行臍動(dòng)脈血流監(jiān)測(cè)，產(chǎn)婦取平臥位，確認(rèn)胎位后將探頭置于胎兒腹部處，通過(guò)探尋其上、下臍動(dòng)脈血流情況，凍結(jié)穩(wěn)定的血流成像圖，根據(jù)電腦將各監(jiān)測(cè)數(shù)值進(jìn)行技術(shù)，可自動(dòng)生成正常或異常報(bào)告。

壓縮過(guò)程中棉纖維間的空隙壓縮、纖維體的變形引起的壓強(qiáng)與應(yīng)變曲線(xiàn)，與泡沫材料泡孔壓縮變形或塌陷的壓強(qiáng)與應(yīng)變曲線(xiàn)相類(lèi)似。可見(jiàn)，棉纖維集合體的壓縮性與聚氨酯多孔泡沫、泡沫鋁等材料的壓縮性極類(lèi)似，可以使用泡沫材料壓縮性能的研究方法分析棉纖維集合體的壓縮性能。

此外，還有學(xué)者從契約融合的角度進(jìn)行分析.如Xiong等 [10-11]在回購(gòu)契約的基礎(chǔ)上考慮了數(shù)量彈性契約，Chung等[12]將價(jià)格折扣激勵(lì)契約融入數(shù)量彈性契約之中，Lumsakul等[13]設(shè)計(jì)了一組收益共享契約與數(shù)量彈性契約的復(fù)合式契約，朱海波和胡文[14]研究了期權(quán)與數(shù)量柔性契約的融合.也有研究從不同行業(yè)為對(duì)象，如Li等[15]以化妝品行業(yè)供應(yīng)鏈為對(duì)象，構(gòu)建了數(shù)量彈性契約下的兩階段動(dòng)態(tài)模型，求解零售商和制造商的最優(yōu)訂貨和定價(jià)策略.

Gibson等[12]基于單胞體模型的壓縮變形研究，推導(dǎo)出泡沫材料力學(xué)性能與密度關(guān)系的解析方程，并提出了泡沫材料的塌陷強(qiáng)度理論。泡沫材料壓縮解析方程為

(3)

2.1 棉纖維集合體壓縮力傳遞過(guò)程

諸多學(xué)者基于此理論對(duì)聚氨酯多孔泡沫或泡沫鋁的壓縮性能進(jìn)行研究，研究結(jié)果均表明材料的壓強(qiáng)與其胞體相對(duì)密度的冪指數(shù)之間呈良好的線(xiàn)性關(guān)系[13]。

式中：P0為棉纖維集合體的壓潰強(qiáng)度，取定值；ρ0為棉纖維集合體的壓潰密度，取1g/cm3；P為棉纖維集合體的壓縮強(qiáng)度；ρ為棉纖維集合體的密度；a、b為常數(shù)。因P0取定值，故相對(duì)密度與壓強(qiáng)解析方程簡(jiǎn)化為

(4)

(3)實(shí)現(xiàn)通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)展現(xiàn)功能形成房間內(nèi)外環(huán)境數(shù)據(jù)分析報(bào)告，實(shí)時(shí)獲取居室環(huán)境情況，提供給人們進(jìn)行實(shí)時(shí)管理居室環(huán)境。

(5)

上傳感器采集壓強(qiáng)與棉纖維集合體相對(duì)密度的關(guān)系見(jiàn)圖3所示。中傳感器采集壓強(qiáng)與棉纖維集合體相對(duì)密度的關(guān)系見(jiàn)圖4。下傳感器采集壓強(qiáng)與棉纖維集合體相對(duì)密度的關(guān)系見(jiàn)圖5。

在壓縮過(guò)程中，3路傳感器采集的壓強(qiáng)與棉纖維集合體應(yīng)變曲線(xiàn)均呈下凹狀況，即隨著棉纖維集合體整體應(yīng)變的增加，被壓縮的壓強(qiáng)均呈增加趨勢(shì)。按壓強(qiáng)與應(yīng)變比值變化率的高低，將此壓縮曲線(xiàn)分為平緩區(qū)和致密區(qū)。在壓縮平緩區(qū)，棉纖維集合體內(nèi)纖維間空隙受擠壓排空，同時(shí)伴有集合體內(nèi)纖維間滑移與穿插作用，其應(yīng)變量增加而壓強(qiáng)增幅極緩慢。此期間動(dòng)壓頭施加于棉纖維集合體的能量以纖維間孔隙擠壓排空、纖維間摩擦等形式耗散掉，存在明顯的吸能現(xiàn)象[10]。在致密區(qū)棉纖維集合體受擠壓發(fā)生彈塑性形變，其應(yīng)變量增加而壓強(qiáng)增幅極快速。棉纖維集合體剛度快速增加，呈現(xiàn)較為顯著的應(yīng)變量硬化特征[11]。將同等應(yīng)變時(shí)3個(gè)傳感器采集的壓強(qiáng)相比，發(fā)現(xiàn)P1>P2>P3。在壓縮過(guò)程中，3個(gè)傳感器采集的壓強(qiáng)與應(yīng)變曲線(xiàn)呈現(xiàn)明顯的滯后現(xiàn)象，表明萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)壓頭所施加的壓力由上向下發(fā)生了降低。

腫頭龍的外表看上去雖然有些猙獰，但它們屬于植食性恐龍。在通常情況下，它們是很溫順的，除非遭到攻擊。突然，負(fù)責(zé)警戒任務(wù)的腫頭龍發(fā)現(xiàn)了“敵情”——幾只冥河盜龍正從遠(yuǎn)處跑來(lái)，雖然冥河盜龍身上的綠色條紋很好地融入了周?chē)沫h(huán)境當(dāng)中，但還是被機(jī)警的腫頭龍發(fā)現(xiàn)了?！熬l(wèi)員”發(fā)出了報(bào)警聲，腫頭龍群立即緊張起來(lái)，并迅速朝森林深處跑去。

表1 上傳感器采集壓強(qiáng)與棉纖維集合體相對(duì)密度的關(guān)系Tab.1 Relationship between relative density of cotton fiber assembly and pressure intensity from upper transducer

注：x為ρ/ρ0,無(wú)量綱；P1為上傳感器采集棉纖維集合體壓強(qiáng)。

表2 中傳感器采集壓強(qiáng)與棉纖維集合體相對(duì)密度的關(guān)系Tab.2 Relationship between relative density of cotton fiber assembly and pressure intensity from middle transducer

注：P2為中傳感器采集棉纖維集合體壓強(qiáng)。

表3 下傳感器采集壓強(qiáng)與棉纖維集合體相對(duì)密度的關(guān)系Tab.3 Relationship between relative density of cotton fiber assembly and pressure intensity from lower transducer

注：p3為下傳感器采集棉纖維集合體壓強(qiáng)。

2.3 棉纖維集合體層間密度-力學(xué)模型

在壓縮過(guò)程中，3路傳感器采集的棉纖維集合體兩兩之間的壓差與整體應(yīng)變關(guān)系如圖6所示。由圖可知，棉纖維集合體壓縮應(yīng)變量的增加，△P13和△P12逐漸增加，△P23先增后降。棉纖維集合體整體應(yīng)變量在0～0.28范圍時(shí)，△P12基本保持恒定，△P23持續(xù)增加；在0.28～0.42范圍時(shí)，△P12與△P23相近；在0.42～0.56范圍時(shí)，△P12快速增加至與△P13相接近，△P23則呈下降趨勢(shì)。采用2.2所述相對(duì)密度與壓強(qiáng)的方法，分析相對(duì)密度與壓強(qiáng)差的關(guān)系，結(jié)果如圖7所示。

完善的土地流轉(zhuǎn)機(jī)制和竹農(nóng)之間的利益協(xié)調(diào)機(jī)制，是推行雷竹林規(guī)模經(jīng)營(yíng)的首要條件。竹林適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)往往以竹林地利用規(guī)模為主要的衡量標(biāo)準(zhǔn)，在保證雙方利益的基礎(chǔ)上，只有通過(guò)建立相應(yīng)的土地流轉(zhuǎn)機(jī)制才能實(shí)現(xiàn)土地的流轉(zhuǎn)和集中。在85戶(hù)受訪者中，有36.8%的農(nóng)戶(hù)愿意流進(jìn)竹林，希望竹林的面積能達(dá)1.20～1.33 hm2，有13.1%的農(nóng)戶(hù)希望達(dá)到2.00 hm2及以上。

圖中解析方程中常數(shù)取4，對(duì)棉纖維集合體相對(duì)密度與壓強(qiáng)差進(jìn)行擬合。棉纖維集合體相對(duì)密度與△P13、△P12均呈線(xiàn)性關(guān)系，與△P23呈非線(xiàn)性(拋物線(xiàn))關(guān)系，且其相互間相關(guān)系數(shù)均達(dá)0.9以上，擬合效果極佳，結(jié)果如表4所示。

考慮到該瀝青混凝土路面施工工程的作業(yè)跨度相對(duì)較大，擁有較長(zhǎng)的運(yùn)輸距離，因此在結(jié)合現(xiàn)有施工條件的基礎(chǔ)上，工程選擇配置兩座強(qiáng)制間隙式瀝青混凝土拌和樓負(fù)責(zé)完成瀝青混凝土的拌和工作。在對(duì)其進(jìn)行選型配套的過(guò)程中，需要運(yùn)用公式：

表4 層間壓強(qiáng)差與棉纖維集合體相對(duì)密度的關(guān)系Tab.4 Relationship between relative density of cotton fiber assembly and pressure difference from cotton interlayer

注：△P13為上下傳感器壓強(qiáng)差；△P12為上中傳感器壓強(qiáng)差；△P23為中下傳感器壓強(qiáng)差。

棉纖維集合體受壓，其內(nèi)部由上而下逐漸變致密，上層棉纖維集合體致密速度遠(yuǎn)快于下層棉纖維集合體致密速度，即棉纖維集合體的局部密度遠(yuǎn)大于其平均密度，棉纖維密實(shí)化過(guò)程中纖維體彎曲變形，纖維體內(nèi)部越密實(shí)，纖維體之間相互接觸、擠壓產(chǎn)生的局部應(yīng)力越大。據(jù)此，棉纖維集合體相對(duì)密度屬應(yīng)變敏感材料，其壓縮過(guò)程中局部變形、致密是其應(yīng)變敏感的根本原因。

2.1 隊(duì)列人群基線(xiàn)特征 基線(xiàn)時(shí)用MS診斷標(biāo)準(zhǔn)將隊(duì)列人群分成兩組，MS組467人，非MS組867人?；倔w格特征和實(shí)驗(yàn)室特征比較，除年齡、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）外，MS組的體質(zhì)指數(shù)（BMI）、腰圍（WC）、收縮壓（SBP）、舒張壓（SBP）、空腹血糖（FPG）、TG、HDL-C測(cè)量均值均高于非MS組，兩組之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。見(jiàn)表1。

3 結(jié) 論

1)以棉纖維集合體為原料，在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，分析棉纖維集合體的應(yīng)變與壓力傳感系統(tǒng)采集壓強(qiáng)之間關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明：棉纖維集合體應(yīng)變?cè)黾?，各層壓?qiáng)值均呈下凹拋物線(xiàn)增加。各層棉纖維集合體壓強(qiáng)值由上而下降低，層間存在壓強(qiáng)差。

2)建立棉纖維集合體的密度-力學(xué)模型，相對(duì)密度與壓強(qiáng)之間的最佳關(guān)系表達(dá)式為P=c(ρ/ρ0)4+d?？梢?jiàn)，棉纖維集合體相對(duì)密度增加，各層壓強(qiáng)均呈線(xiàn)性增加。分析棉纖維集合體相對(duì)密度與層間壓強(qiáng)差關(guān)系，發(fā)現(xiàn)相對(duì)密度與層間壓強(qiáng)差之間存在良好的關(guān)系，表明棉纖維集合體存在應(yīng)變率敏感性。

FZXB

[1] DUNLP J I.Characterizing the compression properties of fibre masses[J]. Textile Research Journal,1974,65(8):364-366.

[2] 劉茜,于偉東.纖維集合體壓縮性能的研究及展望[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,31(3):127-132. LIU Qian,YU Weidong.Research and prospect of compressional behavior of fiber assembly: a review of literature[J].Journal of Donghua University (Natural Science Edition), 2005,31(3):127-132.

[3] CHEN B X,CHOU T W.Compaction of woven-fabric performs in liquid composite molding process:single-layer deformation[J].Composites Science and Technology,1999, 59(10):1519-1526.

[4] 劉茜,于偉東.絮狀纖維集合體壓縮回復(fù)特征的研究[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,35(6):655-659. LIU Qian,YU Weidong.Research of compressional resilience of fiber fill assemblies[J].Journal of Donghua University (Natural Science Edition), 2009,35(6):655-659.

[5] 劉茜.纖維集合體壓縮力學(xué)行為的研究:2.纖維形態(tài)及表面摩擦對(duì)壓縮性能的影響[J].紡織學(xué)報(bào),2009,30(4):24-27. LIU Qian.Research on compressional behavior of fiber assembly:2.influence of fiber morphological structure and surface friction on compressional behavior of fiber assembly[J]. Journal of Textile Research, 2009, 30(4):24-27.

[6] 馬施瓊,吳湘濟(jì),陳邦偉.相對(duì)濕度對(duì)絮用纖維集合體壓縮性能的影響[J].上海紡織科技,2013,41(11):53-54,57. MA Shiqiong, WU Xiangji, CHEN Bangwei.The influence of humidity on compressibility of wadding[J]. Shanghai Textile Science & Technology, 2013,41(11):53-54,57.

[7] VAN W C M.Notes on the compressibility of wool[J]. Journal of the Textile Institute Transactions,1946,37(12): 285-292.

[8] BOHUSLAV Neckar.Compression and packing density of fibrous assemblies[J]. Textile Research Journal,1997,67(2): 123-130.

[9] SEBESTYEN E, HICKIE T S.The effect of certain fibre parameters on the compressibility of wool[J]. Journal of the Textile Institute Transactions,1971,62(10):545-560.

[10] 蘭鳳崇,曾繁波,周云郊,等.閉孔泡沫鋁力學(xué)特性及其在汽車(chē)碰撞吸能中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2014,50(22):97-112.

LAN Fengchong,ZENG Fanbo,ZHOU Yunjiao,et al.Progress on research of mechanical properties of closed-cell aluminum foams and its applications in automobile crashworthiness[J]. China Journal of Mechanical Engineering, 2014, 50(22):97-112.

[11] GIORGI M D,CAROFALO A,DATTOMA V,et al. Aluminium foams structural modeling[J].Computers and Structures,2010,88(1-2): 25-35.

[12] GIBSON L J, ASHBY M F.Cellular Solids: Structures and Property [M]. Cambridge:Cambridge University Press,1997:11-30.

[13] 花興艷,趙培仲,朱金華,等.聚氨酯/環(huán)氧樹(shù)脂互穿網(wǎng)絡(luò)半硬泡沫的壓縮力學(xué)性能[J].塑料工業(yè),2010,38(1):58-62. HUA Xingyan, ZHAO Peizhong, ZHU Jinhua, et al.Compression mechanical properties of PU/ER interpenetrating networks semirigid foams[J].China Plastics Industry, 2010, 38(1):58-62.

[14] 姚穆.紡織材料學(xué)[M].第3版.北京:中國(guó)紡織出版社,2011:257. YAO Mu.Textile Materials[M].3rd ed.Beijing:China Textile & Apparel Press, 2011:257.

[15] 于偉東,儲(chǔ)才元.紡織物理[M].上海:東華大學(xué)出版社, 2002: 3-26. YU Weidong,CHU Caiyuan. Textile Physics[M]. Shanghai: Donghua University Press, 2002: 3-26.

Research on compressive force transmission properties and densities-mechanical properties model of cotton fiber assembly

LI Yong1， ZHANG Hong1， ZHANG Youqiang1， CHEN Xiaochuan2， LIU Wenliang1

(1. College of Mechanical and Electronic Engineering, Tarim University, Alar, Xinjiang 843300, China; 2. College of Mechanical Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China)

In order to analyze compressive force transmission properties of the cotton fiber assembly, the compression test of cotton fiber assembly was carried out in the universal test machine, pressure was acquired in the pressure sensing system form the upper,middle and lower cotton layer.This paper analyzed the relationship between pressure and strain, and relative density of cotton fiber assembly.The results showed that various cotton layers of pressure increased with increasing strain of the cotton fiber assembly during compressing process. And various cotton layers of pressure became lower in turn from top to bottom, the interlayer pressures showed obvious differences. By subsequent analysis on the cotton fiber assembly density with mechanics, it was found that the relationship between relative density and pressure could be expressed in best linearity.Namely, various cotton layers of pressure was in the linear increasing in the compression process with relative density increasing.The R-square of regression function between relative density and presuure difference of various cotton layers of pressure for testing sample was close to 1. It is shown that the cotton fiber assembly has significant strain-rate sensitivity.

cotton fiber assembly; compressive force; transmission; relative density

10.13475/j.fzxb.20160201707

2016-02-17

2016-06-09

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)支疆計(jì)劃項(xiàng)目(2012AB008)；國(guó)家質(zhì)檢總局項(xiàng)目(201310107)

李勇(1986—)，男，講師，碩士。主要研究方向?yàn)榧徔椆δ懿牧涎芯颗c應(yīng)用。張宏，通信作者，E-mail:deyuzhijia@163.com。

TS 102.2

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