基于芳纶平纹织物微观几何结构的纱线抽拔力学性能分析

为研究芳纶平纹织物纱线抽拔力学性能及各参数的影响规律,建立纱线抽拔数学模型,为后续数值模型提供理论基础.采用数字单元法模拟芳纶平纹织物织造过程,获得其微观几何模型,并计算得出纱线轮廓.在此基础上,使用ABAQUS模拟单纱抽拔过程,建立纱线厚度方向单层网格划分准则和纱线材料属性,获得横向预紧力、纱线间摩擦因数对纱线抽拔力...     

用变截面纱线模型模拟平纹织物的研究

为了逼真模拟平纹织物,采用变化尺寸大小的锯齿形椭圆截面的纱线模型,结合B样条曲面造型技术,利用Peirce机织物模型构造平纹织物的几何立体结构.根据VC程序运行结果来看,该纱线模型结合捻度结构用于模拟平纹织物的效果逼真.     

织物结构参数对热传递性能影响的模拟分析

为方便快捷构建出接近三原组织织物真实结构的三维几何模型,应用图像处理技术对织物截面提取特征点,基于Newton插值公式拟合纱线中心线方程进而建立织物模型,而后在有限元软件中设置材料取向、定义边界条件,对三原组织织物的热传递性能进行数值模拟,通过实验验证了有限元方法及模型的有效性。之后预测了织物紧度对织物热传递性能的影响。结果表明:在相同织物紧度的条件下,平纹织物的热传递性能最好,其次是斜纹织物,最后是缎纹织物;在一定范围内,随着织物紧度的增加,织物的导热性能逐渐增加。     

应用ABAQUS的织物热传递有限元分析

为拓展机织物热舒适性设计、评估和优化的思路,提供一种有效预测织物热阻的方法,基于织物的三维模型及传热学理论,对织物系统进行一维热传递的数值模拟,得到织物传热过程中的温度分布特征。利用显微图像及切片技术获取织物几何结构参数,建立平纹织物的几何模型,并与纱线周围静止空气装配,构成织物系统的三维模型,借助有限元分析软件ABAQUS,根据模拟环境设置边界条件与相互作用,计算模型的数值解。最后通过模拟皮肤散热的恒温平板实验,对数值模拟结果进行验证,结果显示：织物外表面温度的模拟值与实验值随时间变化的一致性较好,理论热阻值与实验热阻值相对误差为3.9％,二者吻合度较高。     

玻璃纤维交织织物的热传递数值模拟

实测织物的组织结构参数和纱线的交织规律,建立了玻璃纤维平纹织物几何模型,利用有限元方法对玻璃纤维织物的热传递性能进行数值模拟。与显微镜图像对比表明,织物模型很好地反映了其几何结构特点。数值模拟结果可直观显示不同时间点织物上的温度分布情况。对织物进行烧蚀试验,将所测织物上的温度随时间变化曲线与数值模拟结果进行比较,结果显示二者同一时刻温度的平均相对误差在10%以内,模拟结果能直观反映织物组织结构对热量传递的影响。     

织物结构的多项式数学模型与三维模拟

在Peirce模型的基础上,利用多项式曲线拟合的方法模拟纱线的屈曲形态,以纱线弯曲的曲率、经纬纱线的半径、几何密度、屈曲波高来计算纱线屈曲轨迹上的每个点,再通过经纬纱线的排列来展示织物的结构图.在VC 6.0开发环境下,按照多项式数学模型,利用OpenGL图形技术实现了平纹和斜纹织物结构的三维模拟.模拟时,能对图形进行移动、旋转、缩放等图形定位操作;能改变一个或几个结构参数,展现经、纬纱在织物中的屈曲交织形态,并瞬时显示改变后的三维图形;通过改变法线向量的求法,改变织物结构模拟的光照效果.     

三维单纱的计算机模拟

为了缩短产品开发周期,实现纱线仿真效果,采用基于织物结构的Peirce模型和非圆形纱线的几何结构参数,探讨三维纱线结构中纱线截面的变化和纱线中心轴线的空间位置,以建立真实的纱线三维结构模型.借助于Visual C 与Open GL开发工具,把光照和纱线材质因素引入纱线三维结构模型中,实现计算机纱线三维模拟.     

基于VRML-Java的机织物三维模拟系统开发

为了从组织结构上模拟织物的真实外观效果,建立了以椭圆形为纱线截面、三次B样条曲线为纱线屈曲形态的织物几何结构模型.在VB开发环境下.采用参数化设计方法.利用VRML和Java图形技术开发了机织物计算机三维模拟系统,介绍了系统的开发流程、特点及实现织物三维模拟的关键技术.系统生成的模拟图像文件体积小,网络传输便利,并能实时对模拟图像进行移动、旋转、缩放等操作,能在线交互输入纱线的颜色及光照效果等材质属性,瞬时改变织物的模拟效果.     

Calculated accuracy of Peirce's plain woven fabric model for geometric structure of plain woven fabrics

为提出一种可估计任意机织物结构理论模型精度的思路,利用Peirce织物结构理论计算平纹织物纱线的几何形态.用Keyence数码显微镜非破坏性地实际测量织物的关键点位置,并利用保形3次B样条曲线模拟织物结构.采用离散Fréchet距离判别理论计算的纱线构形曲线和实测模拟的纱线构形曲线的相似性程度.计算2条曲线上对应波峰点、波谷点及相邻波峰点与波谷点的离散Fréchet距离差的绝对值,得到一个可认为曲线相似时的阈值ε,并与织物厚度相比较,提出纱线中心线形状相似度的概念.阈值ε越小,则相似度越高,织物结构模型计算的精确度越高.通过MatLab应用程序,对2种平纹组织三维重建织物结构模型的相似性进行分析并计算出样品1和样品2经、纬纱的相似度值分别为90％、86％、82％、94％.     

基于数字单元法的三维正交织物微观几何结构建模

为了反映织物内部纱线的空间构型和微观几何结构,针对在织物建模过程中,因忽略纤维间的相互作用而引起的纱线截面形状变化的问题,基于数字单元法理论,提出了一种计算纤维间摩擦力的方法。通过纱线纤维化离散,用数值模拟和仿真方法模拟三维正交织物成型过程,建立了5种精度递进的微观几何结构数值模型。5种模型中的每根纱线分别由4、7、12、19和37根数字纤维表征。研究结果表明:随着纱线纤维化离散程度的提高,仿真时间延长,织物厚度减小,纤维体积分数增大,节点平均作用力下降速度变缓,势能变小;当每根纱线由19根数字纤维组成时,所建织物的微观几何结构数值模型与真实织物样本在显微镜下的内部切片图像较为吻合。     

基于织物组织分层的重纬纹织物三维模拟

根据重纬织物的结构特点,对重纬织物的组织进行分层并由计算机进行处理,以织物儿何结构Peirce模型为基础,使用多项式曲线拟合来模拟重纬纹织物的纱线的弯曲形态,计算出纱线表面的点与法向量,由此生成纱线的三维模型,利用虚拟现实建模语言(VRML),构建纬重织物结构的三维几何模型。并在几何模型的基础上,借助于Open GL开发工具,结合织物的光照和纹理因素建立光照模型。在重纬纹织物的三维几何模型的基础上,利用纹理映射技术和g(?)exParameter函数为映射区域添加纹理图案,显示重纬纹织物明暗层次,实现具有真实感的三维模拟效果图。     

织物缩水机理及其数学模型的研究与应用

通过解析织物缩水率与织物结构参数、织造条件、原料特性之间的关系,基于生产实践中人们对织物缩水现象的认识,从平纹织物着手,建立了织物的缩水模型,给出了根据织造工艺技术条件估计缩水率的方法及计算公式。通过实验测试棉织物、粘胶织物的缩水率,并与理论计算结果进行了比较分析,验证了理论结果的可靠性。还利用此模型,分析讨论了纱线直径、经纱屈曲波高、织物纬密、纱线溶胀率对织物经向缩水率的影响。     

Peirce平纹机织物结构模型的计算精确度

为提出一种可估计任意机织物结构理论模型精度的思路,利用Peirce织物结构理论计算平纹织物纱线的几何形态。用Keyence数码显微镜非破坏性地实际测量织物的关键点位置,并利用保形3次B样条曲线模拟织物结构。采用离散Fréchet距离进行判别理论计算的纱线构形曲线和实测模拟的纱线构形曲线的相似性程度。计算两条曲线上对应波峰点、波谷点及相邻波峰点与波谷点的离散Fréchet距离差的绝对值,得到一个可认为曲线相似时的阈值 ,并与织物厚度相比较,提出纱线中心线形状相似度的概念。阈值 越小,则相似度越高,织物结构模型计算的精确度越高。通过MatLab应用程序,对两种平纹组织三维重建织物结构模型的相似性进行了分析并计算出样品1和样品2经、纬纱的相似度值分别为90%,86%,82%,94%。     

平纹织物纱线截面形态经典理论探析及其泛化

平纹机织物内部纱线的截面一直被业界视为某种固定的形态,但应用可视化技术发现,基于经典的双凸截面模型存在问题,即使用微积分思路解决问题过程中,发现纱线截面变化的规律.研究结果表明,无论是单层机织物还是多层机织物,其纱线截面均呈现多元性,而非单一形态.特别是对于接结多层纬纱的经纱,其截面沿纱线长度方向按凹凸交变的规律呈周期性变化.这一研究成果对"织物纱线恒定截面论"提出了异议,对研究纱线的真实截面形态及织物外观模拟具有参考价值.     

基于Matlab的机织物结构相三维仿真

为真实、快速、形象地显示织物,基于Peirce及其衍生模型采用正余弦函数模拟了纱线屈曲状态;利用圆形和椭圆形分别描述纱线截面形态,避免了纱线弯曲处出现尖角或交叉;加入织物多类控制参数,实现了不同纱线直径、经纬密、结构相、纱线线密度的快速变换控制。基于坐标变换原理,建立了以空间曲面描述织物三维形态的模型;采用Matlab语言进行编程,基于所建数学模型进行三维结构形态模拟;加入颜色插值、添加光源等,更好地进行了仿真效果呈现。     

纬编针织物几何建模及其算法

为更真实地模拟纬编针织物几何形态,丰富细节特征,采用三层纤维螺旋的加捻纱线模型刻画针织物中纱线形态。将最小旋转标架作为计算加捻纱线中各纤维位置的局部坐标,通过几何变换、坐标变换等方法,构建任意曲线为中心线的加捻纱线模型。根据成圈、集圈、浮线3种典型纬编针织物线圈结构,通过反算法求取3次非均匀有理B样条曲线控制点,进而构建线圈纱线中心线模型。在此基础上,提出根据结构意匠图构建加捻纱线针织物几何模型的算法,并给出相应算例。结果表明：本文算法所建立的加捻纱线针织物几何模型保留了纱线加捻的细节特征,外观更加贴近真实织物。     

线迹缝合对芳纶平纹织物抗侵彻性能的影响

为了增强纱线间约束,提升平纹织物的抗侵彻性能,通过线迹缝合技术对织物内部纱线进行缝合.抽拔试验结果表明:线迹缝合有效增强了经、纬纱之间的摩擦力,织物的最大抽拔力随着缝合线迹数量的增多而增大.此外,线迹缝合增加了平纹织物的硬挺度.侵彻试验结果发现:高速侵彻降低了织物的能量吸收能力;试样的能量吸收能力随着相邻2根缝合线迹间距的减小而增大,其中每根纱线缝合试样的能量吸收能力最大;试样的贯穿比能量吸收能力随着相邻2根缝合线迹间距的减小呈现先增大后减小的趋势,每隔1根纱线缝合试样的贯穿比吸能最大.缝合结构与平纹组织的复合工艺为软体防弹服内胆防护层的优化设计提供了可行性方案.     

利用分形理论求解织物渗透率

介绍了一种利用织物的分形分析解模型求解织物渗透率的新方法。该模型是根据织物的孔隙结构具有分形特点,建立起渗透率与织物的分形维度、织物结构参数之间的函数,从而预测织物的渗透率。以平纹织物为例,对纱线的结构模型进行改进,使其更准确地求解出织物的渗透率。     

超高分子量聚乙烯平纹织物的穿刺冲击模拟与响应分析

运用有限元方法对带刃刀具刺穿超高分子量聚乙烯平纹织物的冲击过程进行数值模拟,并通过准静态实验验证有限元模型的有效性。通过给出布面刺破效果的数值仿真模拟,对织物刺穿过程中的纱线的应力应变分布进行分析,得到冲击系统的能量变化规律。数值模拟结果指出:刀刺织物过程中,刀具的能量主要转化为织物的弹性应变能,其余为塑性耗散能和摩擦耗散能;纱线破坏以剪切断裂为主;平纹织物的弹性回复性能有助于抵抗刀具的冲击,增强其抗剪切性能是提高防刺性能的关键。     

应用色纺纱图像的纬编针织物外观模拟

针对试织打样预测色纺纱针织物产品布面颜色造成的耗时、费力问题,提出一种应用真实色纺纱图像的针织物外观模拟方法。首先利用图像处理技术对采集到的色纺纱彩色图像进行预处理,包括图像分割、形态学开运算和闭运算得到色纺纱的主体二值图像,获取纱线主体的边界和中心线,进而得到原始纱线图像主体部分;然后利用改进的Peirce线圈模型,将真实色纺纱线纹理映射至线圈的几何模型上;最后根据建立的织物组织变换模型,改变线圈的覆盖关系,完成纬编针织物的模拟。模拟结果表明:该模拟算法可快速、准确地模拟出不同密度、不同纱线的织物布面效果,且与真实扫描的织物视觉效果一致,有望取代实物打样。