间隔织物是由上、下表面层和中间的间隔丝夹层组成的典型立体结构织物,具有柔性和弹性的三维空间结构,赋予其良好的透气导湿性、抗压回弹性等优点,已广泛用于汽车内装饰、功能服装、衬垫材料、医疗保健、鞋、背带、过滤等领域。目前其结构性能研究多着重于平板压缩性能及影响因素分析,缺少局部区域的细观尺度力学作用研究,尤其是在床垫方面的应用,可抽象为一定曲率球形硬物与间隔织物压缩相互作用的结构和性能研究,关系着人的睡眠质量、舒适性和生理健康友好性。故本论文重点还研究间隔织物的球形压缩性能,为实际生产提供理论依据。论文主要从两个部分实施研究：一是分析间隔织物上下表层和间隔丝的结构性质与整体拉伸和平板压缩性能的关系；二是研究间隔织物球形压缩条件下的接触轮廓形态及其表面形变。基于间隔织物结构和性能参数的分析和球形压缩的研究,实验结论如下：(1)间隔织物结构因素对力学性能影响：①织物厚度因素,实验结果表明间隔织物的整体拉伸力不等于上下面层力与间隔丝的拉伸力的和,主要在于织物存在一定厚度,导致拉伸时上下面的断裂不同时性,而且厚度越大,不同时性越明显；平板压缩性能试验表明织物越厚,越易出现“倒伏现象”,这对于织物实现缓压作用是不利的,应根据欧拉杆的工作原理合理确定织物的最佳厚度值。②织物的表面组织因素,拉伸实验表明间隔织物上、下表面存在断裂不同时性,特别是交织点较少的织物,降低了织物整体拉伸性能,因此应尽量使上下两面结构疏密一致,而形成等应变的上、下表面结构；平板压缩性能表明表面组织的疏密对压缩性能依然有影响,原因在于在压缩时织物的表面组织结构对间隔丝的边界条件有影响,织物越密实则间隔丝在两端受到的力越大。③间隔丝因素,实验表明在拉伸性能测试中,间隔丝主要受力形式为沿着拉力方向上的拉弯扭耦合效应,这是因为表层拉伸时间隔丝会在表层的作用力下产生拉弯扭耦合变形；在平板压缩试验中,间隔丝为主要受力单元,并在试验中假设间隔丝为欧拉杆模型,分析得到间隔丝的长度和粗细有很大影响,长径比越大,则越容易弯曲；试验中测试了间隔丝的弯曲模量,作为支撑材料,间隔丝模量越大,则抗压性能越好。(2)基于树脂固化压缩变形后的间隔织物表面接触轮廓形态,通过图像摄取和实验验证其圆形形态拟合相关系数高达0.9998,坐标最大相对误差不超过6.5%,表明存在显著的相关性,证明球形压缩条件下球与间隔织物的接触轮廓曲线边界形态近似为圆形。基于18cm、16cm、12cm和8cm等4个不同直径的圆球实施间隔织物的最低点压缩应变相关分析,表明球直径越大,最低点压缩应变越小；且其间的相关系数均大于0.98,表明不同直径球压缩条件下的间隔织物的压缩应力应变行为之间存在较好的一致性。另外,通过球形压缩理论分析,建立了球形压缩的理论模型,通过8cm直径球压缩条件下的实测压力与理论预测压力误差分析,表明在规定应变条件下的误差最大为7.5%,说明实际测试和计算结果之间存在较好的一致性,也验证了间隔丝的平板压缩性能分析其球形压缩性能的可行性,也为间隔织物在床垫上的应用提供了理论依据。(3)基于间隔织物表面植入导电丝的表面平均张力测量方法,采用直径分别为18cm、16Cm、12cm、8cm的球压缩间隔织物测试其表面张力和整体压缩力之间的关系,在应变为81%的测试结果表明,球直径越大,压力越大；另外,间隔织物球形压缩时的压缩力与表面平均张力的相关系数均高于89%,最高的线性关系达99.9%,验证了采用间隔织物表面电阻的变化测试间隔织物表面形变的可行性和有效性。而且,本实验还尝试了通过玻璃球实验测试织物在受到球形压缩时的动态表面形态变化,初步试验证明实验是可行的。本课题研究为应用于床垫材料的间隔织物与抽象为不同曲率半径来模拟人体不同部位间的球形压缩相互作用分析提供实验依据和理论基础,为优化床垫的生产工艺提供科学指导,具有重要的理论意义与应用价值。