基于有限元對沙發不同形狀等節距蛇簧的力學分析

文/張小吉

沙發的舒適感來自軟質材料的支撐。其軟質材料按功能分為兩種：一種提供柔軟度，如包覆物中的發泡橡膠或其他軟性材料；另一種提供彈性支撐，如座框中所設置的蛇簧、彈簧或彈性繩。目前，市場上使用較廣且技術較成熟的沙發結構為配置多條蛇簧的一體化式座框（見圖1）。蛇簧的母線結構形式分為3種：平狀、弓狀和圓弧狀，峰形結構分為兩種：矩形和圓形。

圖1 蛇簧座框結構示意圖

行業標準《軟體家具 沙發》（QB/T 1952.1-2012）第5.5條對于沙發耐久性檢驗項目規定如下：“經各相應等級測試后，沙發座、背及扶手的面料應完好無損，面料縫紉處無脫線或開裂，墊料無移位或破損，彈簧無傾斜、無松動或斷簧，繃帶無斷裂損壞或松動，骨架無永久性松動或斷裂?！蹦壳?，在耐久性測試中，蛇簧斷裂是主要的產品損壞形式，制造企業的解決辦法是：在現有結構基礎上增加多條蛇簧，以分散其下壓力產生的壓強，從而減少每條蛇簧的應力。但此種方式會增加企業成本。已有的相關研究有：張琳[1]等人對沙發彈簧坐墊結構進行了研究，以期得到座框的力學模型，為力學模型分析提供一些理論支持。王麒宇[2]等人利用有限元橫梁模型搭載了一個立體的沙發框架，研究出了一種搭建沙發框架的簡易方法。本文結合前人研究，嘗試使用有限元分析技術來比較不同峰形的平狀蛇簧在相同壓下量作用下的受力情況，從而為沙發設計、蛇簧的制作和使用過程提供參考?！?br>