Faculty of Forestry and Wood Technology, University of Zagreb
Abstract
Upholstered furniture intended to provide better sleep and rest, especially furniture for disabled persons, require careful design of elastic spring systems. In the majority of cases, when designing new articles, both furniture designers and manufacturers rely on long-term experience and craftsman’s intuition. On the other hand, the accumulated interdisciplinary knowledge of modern medical laboratories as well as furniture certification offices indicate that it is necessary to carry out investigations related to the mechanical properties of raw materials used to manufacture furniture and to conduct virtual modelling of the phenomena connected with the contact of the human body with the elastic base. The aim of this study was to determine the elastic properties of hyper-plastic polyurethane
foams applied in furniture industry, to elaborate mathematical models of these materials on the basis of non-linear Mooney-Rivlin models and to conduct a non-linear numerical analysis of contact strains in a deformed seat made of polyurethane foam. The results of the experiments revealed that the mechanical properties of polyurethane
foams are described properly by the Mooney-Rivlin model. Knowing the mechanical properties of these foams, it is possible to create freely complex furniture elastic systems. The state of strains in the contact of the human body with foam depends on the friction between these bodies. Therefore, in practice, it is advisable to design seat
systems resulting in minimal frictions between the user’s clothes and the furniture seat.Ojastučeni namještaj za spavanje ili odmor, a osobito namještaj za osobe s invaliditetom, zahtijeva vrlo pažljivo dizajniranje sustava elastičnih opruga. Pri dizajniranju novih proizvoda dizajneri i proizvođači svoj rad najčešće temelje na dugogodišnjem iskustvu i intuiciji. Osim toga, akumulirane interdisciplinarne spoznaje modernih medicinskih laboratorija, kao i ustanova za atestiranje namještaja, upozoravaju na potrebu provedbe istraživanja mehaničkih svojstava sirovina koje se upotrebljavaju u proizvodnji namještaja, kao i na potrebu računalnog modeliranja elemenata vezanih za dodir ljudskog tijela s elastičnom podlogom. Cilj ove studije bio je utvrditi elastična svojstva hiperplastičnih poliuretanskih pjena koje se primjenjuju u industriji namještaja, razraditi matematičke modele navedenih materijala na temelju nelinearnih Mooney-Rivlin modela i provesti nelinearnu numeričku analizu naprezanja u deformiranom sjedištu od poliuretanske pjene. Rezultati eksperimenata otkrili su da su mehanička svojstva poliuretanskih pjena pravilno opisana Mooney-Rivlin modelom. Poznavanjem mehaničkih svojstava navedenih pjena moguće je slobodno kreirati složene elastične sustave namještaja. Uvjeti naprezanja pri dodiru ljudskog tijela s pjenom ovise o razini trenja među navedenim tijelima. Stoga je u praksi preporučljivo dizajnirati sustave sjedalica s minimalnim trenjem između korisnikove odjeće i sjedalice
