大小头筒状纬编针织物建模及其线圈长度逆向设计

为解决针织物成形存在工艺设计目标与成形织物差异大的问题,提出一种从目标织物出发的织物线圈长度设计方法。根据圆形纬编针织机和纬编针织物的特性,将织物在周向和轴向划分为单元,提出基于Pierce模型改进的梯形线圈模型,并对大小头筒状纬编针织物建模。在此基础上得到各线圈长度与目标织物参数间关系,实现从目标织物出发的织物线圈长度计算,根据此控制线圈长度实现大小头筒状织物的设计。实验结果表明,大小头筒状纬编针织物中线圈长度的变化,理论与实际结果基本一致。根据提出的基于梯形线圈模型的建模方法,可依据大小头筒状纬编针织物参数得到任意线圈长度,实现线圈长度逆向设计。     

纬编针织物刺物准静态侵彻线圈扩张长度分析

通过纬编针织物刺物准静态侵彻实验和线圈滑移长度分析系列实验，对单面纬编针织物剌物穿刺过程中的线圈纱线滑移扩张进行研究。分析线圈纱线扩张长度的大小、影响因素和计算方法，其结果可作为研究建立纬编针织物穿刺响应计算模型的基础。     

基于TexGen的筒状纬编针织物的三维仿真

为建立筒状纬编针织物三维几何模型,突出其立体感,以传统的二维Pierce线圈模型作为织物在其厚度方向上的投影,利用几何关系得到能描述纬编针织物纱线形态的15个节点及其二维坐标值的计算方法,再将织物厚度方向扩展为节点坐标的第三维度,根据节点位置的不同得到其三维坐标值,基于这些节点在TexGen软件中使用Bezier样条曲线建立织物的纱线轨迹,再以指定的纱线横截面形状扫掠轨迹,建立通用的筒状纬编针织物三维模型。模拟结果较好地表现了线圈的相互串套关系和织物的空间形态,且能为后续的有限元分析提供前处理工作。     

复杂曲面筒状纬编针织物的建模仿真研究

为了使筒状纬编针织物具有更加真实的模拟效果,为纺织CAD设计人员提供更加直观以及准确的工艺设计思路,文中提出通过NURBS建立筒状纬编针织物的三维模型,并根据圆形纬编针织机和纬编织物的特性进行网格划分,在划分得到的网格单元内设定控制点并建立线圈模型。运用OpenGL开放图形库和Visual Studio,在计算机上进行复杂曲面筒状纬编针织物的三维仿真,为纬编针织物的三维仿真提供思路。     

纬编针织物导热性能的有限元仿真

为了提出一种用于优化、评估、预测针织物导热性能的方法,文章探索了纬编针织物热量传递的有限元仿真模拟,尤其是夏季汗衫面料,因为其导热性能与人体舒适性密切相关。首先使用织物厚度仪和超景深显微镜获取织物结构参数,通过插入三次B样条曲线建立纬平针织物的三维几何模型。然后将单元线圈模型导入有限元分析软件STAR-CCM+中,通过网格划分、边界设置、迭代计算步骤进行数值计算,并和实验值进行了比较分析,误差在4%以内。表明此方法具有一定的实用性,可用于预测纬编针织物的导热性能。     

预定向增强针织物线圈结构模型的研究进展

预定向增强针织物是一种在复合材料领域里广泛应用的针织结构,它们的线圈几何结构对复合材料的力学性能有很大的影响.文中介绍了针织物线圈结构模型的研究历史,对经编和纬编预定向增强针织物线圈结构模型进行了详细的分析讨论.经编包括:衬纬经编线圈结构模型、双轴向增强经编织物线圈模型、MWK织物(多轴向增强经编织物)的单胞分析模型和经编多轴向增强结构的三维模型;纬编包括:MBWK织物(纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料)的线圈几何模型和用NURBS方法建立MBWK织物的线圈结构模型.     

纬编针织物刺物穿刺过程纱线张力变化特性

建立了刺物从纵向和横向刺入纬编针织物过程的物理模型，对线圈之间纱线作用力进行了分析：研究了针织物在刺物穿刺过程中的线圈纱线张力变化特性，对张力模型进行了推导和验证：结果表明，理论和实验比较吻合，所建立的刺物刺入过程线圈纱线张力模型是有效而且比较准确的：     

纬编针织物抗撕裂和抗穿刺性能研究

基于针织结构具有良好的成形性、极好的能量吸收性和抗冲击疲劳性能这一特点,研究了纬平针、单珠地集圈、畦编集圈这3种纬编针织物的抗撕裂性能与抗穿刺性能,并探讨了两者的相关性。单缝法撕裂实验表明:纬编针织物横向的抗撕裂强力大于纵向;纬平针织物的抗撕裂性能要好于单珠地织物;线圈长度对纬编针织物横向撕裂强力无明显影响,但线圈长度越大,纵向抗剪切性能越好。综合准静态抗穿刺实验结果得出:抗剪切性能和抗穿刺性能都与外力作用方向和织物组织有关;同一织物,45°方向抗穿刺性能最强,90°方向次之,0°方向最弱;经当量计算发现畦编集圈织物的抗穿刺性能要优于单面纬平针织物。因此,单缝法测得的撕裂强力不能用来表征纬编针织物的抗穿刺性能。     

基于ABAQUS的纬编针织物热传递有限元分析

为探索针织物热舒适性设计的评估和优化新思路,提供一种有效预测针织物热阻和表面温度变化的方法,对织物系统一维热传递进行有限元模拟。基于对织物试样尺寸测量得到的几何结构参数,利用三维建模软件Rhino建立纬编针织物的几何模型,并考虑织物周围静止空气,构成织物系统的三维模型;借助ABAQUS有限元分析软件,根据模拟环境设置载荷及边界条件,求解模拟数值,得到织物系统温度分布云图和热流图。最后将仿真结果和试验结果对比,对数值模拟结果进行验证。结果表明:织物外表面温度的模拟值与试验热阻值相对误差为2.62%,两者吻合度较高,证明有限元仿真的可行性;相同针织物规格下,羊毛和腈纶针织物热阻相差不大,并且大于棉针织物。     

纬编针织物双向拉伸变形特性及力学性能研究

分别采用棉、涤纶、黏胶纤维与氨纶交织编织3种纬平针织物,并采用X-Y型材料双向电子强力机分别对3种织物进行双向拉伸性能测试。通过不同拉伸方向、不同纵横向拉伸速率比测试,分析纬编针织物在双向拉伸过程中的力学性能。结果表明,在双向等速拉伸时,织物横向和纵向的拉伸断裂性能不一致,3种织物均具有良好的变形特性,在变形率增大时,织物表现出较强的抗破坏能力,适用于运动休闲服装;在双向异速拉伸时,随着纵向拉伸速率的逐渐增加,织物横向的断裂强力和断裂伸长都减小,而线圈纵行方向增加。该研究对针织服装的舒适性设计具有一定的参考价值。     

密度非均匀分布纬编针织物的变形预测及仿真

针对不同密度的纬编针织物组织结合形成的织物成品变形明显、成品效果预测难度大的问题,提出了一种密度非均匀分布的纬编针织物的变形预测及仿真方法。基于织物中不同密度成员织物组织的具体分布情况,提出了对应的织物弹簧-质点模型的初始状态的确定方法,在此基础上对质点进行受力分析并建立相应的力学微分方程,通过数值方法求解力学微分方程得到质点位置;基于二维Peirce线圈模型建立NURBS线圈模型,并确定曲线控制顶点和织物圈距、圈高的关系,进一步建立质点-控制点关联式;将质点受力偏移后的位置代入质点-控制点关联式,实现带有曲线线圈形态的密度非均匀分布的纬编针织物变形模拟;将织物仿真图与真实针织样品进行对比,结果表明仿真效果可靠。     

基于均匀化理论的小变形纬编针织物线圈形态有限元分析

为解决针织物在平幅印染过程中线圈拉伸易变形的问题,以纯棉纬编针织物为研究对象,基于小参数渐近展开和多尺度均匀化方法,建立针织物宏观-细观位移变化率和应变变化率的计算模型,分析低应变状态下针织物拉伸时线圈形态变化的规律。结果表明:针织物受均匀载荷拉伸时,线圈变形具有不均匀性,变化规律与线圈的空间位置、幅宽以及导布辊间距相关,凸形导布辊可以改善线圈变形状况的差异;针织物受均匀、非均匀载荷拉伸时的线圈形态变化量计算值与实测值趋势一致,最大偏差为9.6%。均匀化理论与有限元技术结合可以用于进一步分析多成分、多规格针织物的宏观-细观变形规律,为针织物平幅印染设备的张力控制、导布辊布局设计、变直径(凹凸辊)导布辊辊形开发提供理论参考。     

3D打印纬平针面料的制备

为研究3D打印服装面料中纬平针组织的结构,预测打印效果,促进针织面料数字化和智能化生产,将3D打印技术应用到针织面料设计和生产中。采用3ds Max软件,根据NURBS曲线建模的方法,结合Peirce线圈模型对纬平针组织进行三维模拟,通过模拟实现了3D打印纬平针面料的可视化,可预测打印效果。采用Repetier-Host软件,对模拟的3D打印纬平针组织模型切片,采用熔融层积成型技术,通过设置打印参数对模型切片数据进行打印,得到3D打印纬平针组织针织面料。结果表明:该打印面料的效果与模拟效果高度吻合,线圈之间嵌套关系明显,打印面料光滑平整,打印精度高,属于环境友好型面料。     

基于纬编针织物特性的静电吸附力模型

为提高工业机器人在纺织服装行业的使用率,拓展静电吸附式末端执行器的使用范围,提升服装加工过程中面料自动抓取和转移自动化程度, 以纬编针织物为例,首先分析纬编针织物的结构特性和纤维成分对静电吸附力大小的影响,分别建立了织物单元的三维结构仿真模型和织物相对介电常数的计算模型。在此基础上构建纬编针织物的静电吸附力模型;然后通过仿真软件对模型进行验证。结果表明,利用该模型可计算出静电极板对纬编针织物的吸附力大小。该研究结果为实现面料的自动抓取和转移提供了新的思路。     

Finite element modelling the mechanical performance of pressure garments produced from elastic weft knitted fabrics

Compression garments mainly produced from elastic knitted fabrics have attracted many attentions due to their medical care performances. Components’ characteristics of the pressure garments such as yarn and fabric structure affect significantly the pressure applied on the human body. In this paper, it is aimed to simulate the effect of yarn’s mechanical properties as well as fabric structure on mechanical performance of the compression garment. For this purpose, a precise geometrical model for fabric structure is needed by which the pressure applied to the body could be predicted. Accordingly, double jersey knitted fabrics containing elastane weft yarns were produced on an electronic flat knitting machine and the fabric tensile properties were measured in course direction. Using equations governing the fabric structural unit-cell, a real geometric model was created in a finite element software environment. Considering the linear visco-elastic properties for elastane weft yarn, stress-strain curve was extracted. The results obtained from numerical simulation were compared with the experimental data in order to validate the proposed geometrical model. The findings demonstrate a good agreement between experimental and simulation results.     

Prediction of deformation behavior of interlock knitted fabrics in different directions using FEM method

This study undertakes to predict the deformation behavior of conventionally interlock knitted fabric using a novel geometrical model. Deformation behavior of this kind of knitted fabrics was numerically simulated in course, wale, and bias directions, using FEM method. In order to elaborate the study, high and medium tightness interlock knitted fabrics were selected and deformation of fabrics analyzed in course, wales and bias directions (0°, 45°, and 90°). Accuracy of the proposed geometrical model was investigated comparing the simulated tensile stress–strain curve to the measured one. Output data revealed that the stress–strain curve obtained from simulating method has high conformity with the experimental one.     

纬编绕经织物设计与三维仿真

为实现纬编绕经织物的设计与三维仿真,构建了花型意匠图模型、组织意匠图模型,并通过二者之间的变换关系得到织物的编织动作矩阵模型,将织物结构数字化存储。在深入研究这类织物结构特点的基础上,建立了织物理想状态下线圈结构的基本模型,确定了线圈中各型值点的位置,在Visual Studio平台上利用WebGL技术进行编程,实现对各类纬编绕经织物的仿真。此方法可有效解决此类织物因设计复杂暂未能系统实现设计仿真的问题。结果表明通过该方法可减少设计难度,得到较好的外观模拟效果,弥补了纬编绕经织物设计方法复杂、设计周期长、生产效率低的不足,拓宽了纬编绕经织物的市场应用。     

纬编针织增强复合材料的拉伸性能

在电脑横机上用玻璃纤维编织4种不同结构的针织物,作为纬编针织增强复合材料的增强体。采用VARTM工艺复合加工,对这4种纬编针织增强复合材料的纵、横向拉伸性能进行测试,并对拉伸应力与应变特征曲线进行分析;阐述集圈、浮线对纬编针织增强复合材料拉伸性能的影响。结果表明:取向度和拉伸方向上受力纱线根数是影响这4种结构增强复合材料拉伸性能的主要因素;复合材料的破坏形式说明玻璃纤维针织物增强体与树脂结合良好,有潜在的应用价值。