A study on the design of auxetic structure of seat skeleton

Abstract

This paper presents numerical study of deformation and stresses in seat skeleton elements subject to static and dynamic pressure loads. Elastic skeleton made of polyamide or elastomer is taken as an example of a seat material. Auxetic type of seat structure ensures the reduction of real contact stresses between human body and seat, making it more comfortable than typical. FEM analysis is performed using ABAQUS system. Numerical calculations are carried out to determine the nonlinear stiffness characteristics of seat springs. The study makes possible the selection of material and structural topology fulfilling design constraints and additional recommendations concerning structural flexibility, stability and optimal reduction of contact stresses. This paper presents an application of the theoretical prediction to solve the practical problem.

Artykuł przedstawia studium obliczeniowe elementów szkieletu siedziska wykonanych z elastomeru lub poliamidu poddanych typowym obciążeniom statycznym i dynamicznym od siedzenia. Auksetyczne własności struktury szkieletu siedziska powodują redukcją naprężeń kontaktowych między ciałem człowieka i siedziskiem, czyniąc je bardziej komfortowym w użytkowaniu. Obliczenia przeprowadzono programem ABAQUS metodą elementów skończonych. W wyniku otrzymano nieliniowe charakterystyki sprężyn siedziska. Studium obliczeniowe pozwala na wybór materiału i kształtu sprężyn spełniających warunki projektowe dotyczące wytrzymałości, podatności stabilności oraz optymalnej redukcji naprężeń kontaktowych. Praca prezentuje zastosowanie teoretycznych rezultatów do rozwiązań stosowanych w praktyce.