基于交织点改进弹簧-质点模型的纬编针织物动态变形模拟

为了对不同线圈单元组成的纬编针织物进行动态变形模拟,从而预设织物结构形态和加速面料设计流程。首先通过建立三维结构模型,获得了线圈中心线型值点和交织点之间的关系,并基于交织点改进传统弹簧-质点模型,得到了与纬编针织物适配度更高的变形模型,然后以交织点为桥梁关联结构模型和变形模型,通过NURBS曲线反算原理绘制线圈中心线路径,采用力学求解方法不断更新织物形态变化,使用计算机工具展现了关联模型的动态模拟过程,并举例展示了不同织物组织的变形模拟效果。模拟效果表明,建立的三维结构模型具有合理性与真实性,改进的弹簧-质点模型具有极高的适配性,基于交织点关联两者为后续模拟提供了支撑,采用NURBS曲线并通过力学求解等方法实现纬编针织物的三维动态模拟具有可行性。     

NURBS曲线反算不同参数取值法在纬平针织物仿真中的比较

为精准模拟和灵活控制纬平针组织三维仿真效果，通过分析纬平针织物的几何结构改进成圈线圈模型，建立纬平针组织三维结构模型，获得线圈中心线型值点数据和纱线的结构特征。使用Code::Blocks开发环境、C++语言和OpenGL函数库，基于非均匀有理B样条(NURBS)曲线原理，采用均匀参数化法、弦长参数化法和向心参数化法3种不同的节点矢量计算方法，反算控制点，之后拟合曲线模拟线圈中心线，比较使用不同节点矢量计算方法时线圈中心线结构的模拟效果，最终得到合理通用的仿真效果，并可根据型值点的选取情况以及各方法的特性选择合适的节点矢量计算方法。基于NURBS曲面原理可模拟纬平针组织纱线表面，并增加光照与材质效果，实现纬平针组织三维实体仿真。     

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。     

基于弹性杆理论的纬平针织物三维建模

基于前人研究的线圈弹性杆理论模型,研究了高性能纱线纬平针织物中线圈的三维几何形态。利用弹性杆模型计算得出纬平针织物线圈上的型值点,再采用三次B样条曲线插值对线圈的几何形态进行三维仿真,结果发现模拟出来的三维纬平针织物与纬编弹性杆模型有很好的一致性;同时通过实际编织的高性能纱线纬平针织物与弹性杆理论模型进行比较,发现刚性链类高性能纤维更适合于使用弹性杆理论。     

基于质点模型的横编织物结构研究与计算机模拟

为分析线圈类型对织物形态的影响,在STOLL公司生产的3.5.2机号的HP530型电脑横机上编织一系列成圈、浮线、集圈和移圈结构单元组合的织物,利用超景深显微镜拍摄并测量线圈结构参数,总结出不同结构对织物形态的影响规律。从力学角度研究织物线圈变形的根本原因得出,由于织物中线圈类型的改变,打破原有的受力平衡,造成纱线张力的改变,在张力作用下纱线在相邻线圈之间发生转移,从而导致织物形态改变。将织物中的线圈简化为质点,线圈的变形规律被转化为质点系统的位移规律,该研究为利用质点系统进行横编织物的计算机模拟仿真提供理论研究基础。     

基于改进弹簧-质点模型的纬编织物三维模拟

为解决弹簧-质点模型在模拟组织结构复杂的纬编织物时模拟效果不真实、立体感不足等问题,对传统弹簧-质点模型进行改进,提出了立体化的弹簧-质点模型。改进的弹簧-质点模型能够很好地模拟组织结构较复杂的纬编织物,通过非线性的弹簧力模拟织物动态仿真中出现的超弹性现象。同时,采用Velocity-Verlet数值积分方法对质点的空间位移进行计算,实现了对纬编织物受到三维状态多外力作用时的动态模拟。所提方法计算速度快,实时性好。     

基于OpenGL改进算法织物线圈模型三维仿真

为了实现纬编针织物三维结构的建模与仿真,在研究纬编针织物线圈编织原理的基础上,采用OpenGL技术并改进算法实现对纬编针织物的快速建模。本文通过网格模型可以快速、准确地确定纬编线圈控制点的三维坐标。通过分段三次插值算法得到线圈三维空间模型的型值点坐标,再利用改进的弯曲管线生成算法,实现线圈三维模型的仿真。该方法借助OpenGL实现了计算与绘图的分离,极大地提升了绘制模型的速度。     

基于弹簧-质点模型的单贾卡经编鞋材三维仿真

为实现单贾卡经编间隔提花鞋面织物结构的可视性，改善三维形变仿真效果，基于鞋材织物分区功能设计原理，研究单把贾卡梳生产间隔鞋材织物的提花原理与设计方法，利用二次Bezier曲线建立线圈单元三维几何结构模型。基于传统二维弹簧-质点模型的结构与应用原理，提出适用于三层间隔鞋材织物的三维弹簧-质点模型，建立三维空间线圈粒子集合体。根据牛顿第二定律，建立线圈粒子运动形变位移动力学方程，并采用显式中点法求解质点受力位移与速度，确定质点运动轨迹和状态。针对形变仿真过程中易出现的超弹现象，采用调整质点位移、弹簧端点的分速度、弹簧-质点的组成结构等措施，以达到更真实的模拟效果。借助JavaScript和C#计算机程序设计语言，实现了单贾卡经编间隔鞋材的三维仿真，并与实物图对比，验证力学模型的科学有效性。     

纬平针织物的计算机三维模拟

为探索计算机模拟纬平针织物的新方法,更加真实地反映其三维结构,在Pierce二维纬编针织线圈模型的基础上,根据针织物空间几何结构的特点,建立了三维几何线圈模型。它由几段用参数方程表示的空间圆弧和曲线连接组成,通过OpenGL程序设计和库函数中的球体模型,在Visual C++编程环境下实现该线圈模型。研究和模拟结果表明,采用这种建模和实现方法,无需消隐处理,可较为逼真地显示出纬平针织物线圈在三维空间中相互串套的效果。     

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。     

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NURBS曲面的经编针织物三维模型

 为使经编针织物CAD系统具有更真实的模拟效果,给设计人员提供准确的工艺设计方案,使用NURBS曲线和曲面的方法建立经编针织物的三维结构模型,并利用保形保凸反算插值的方法,在基本型值点的基础上重构表示经编线圈曲线模型的控制多边形,精确地确定空间纱线的实际形态和位置,描绘出精确的空间曲线。借助于Visual C++和Open GL开发工具,在计算机上实现了经编针织物的三维仿真。由实现的基本经编针织物效果图可以知道,这种模型能达到较好的仿真效果。     

经编组织的三维仿真与动态实现

为了对经编针织物的结构特征和外观效果进行预测,通过分析普通经编针织物的线圈结构,对O Goktepe的三维实体纱线模型进行了改进,得出线圈三维结构尺寸。利用非均匀有理B样条（NURBS）曲线和曲面原理,建立经编组织成圈线圈和衬纬线圈的三维实体模型;运用这些三维线圈模型,结合经编组织的垫纱数码,实现各种形态线圈的自由连接;最后运用Visual C++和Open GL开发工具,将织物的光照和材质因素引入织物三维结构模型中,成功实现对单梳和双梳经编组织的三维模拟。     

三维纬编提花织物的计算机仿真及系统实现

针对三维纬编提花织物在仿真速度及真实感模拟等方面的不足,提出从曲面模型入手建立基于Unity3D平台的织物计算机仿真系统。通过三维织物的曲面数据采集和坐标数据统一,实现三维模型、纹理数据的建立和导入,针对复杂提花织物提出一种三因素模拟算法控制织物模型凹凸效果。确定下陷深度、迭代次数和影响范围3个参数,最大限度地与实际织物真实数据进行拟合。在此基础上结合三维引擎Unity3D实现三维模型数据与二维空间数据整合和三维虚拟展示。与线圈仿真相比较,该系统以织物真实数据为基础,可较好地实现具有三维效果的纬编提花织物的预测与仿真,且效率较高。     

纬编针织物三维模拟技术的研究现状与发展趋势

通过系统地介绍纬编针织物三维模拟技术和其发展历史,详细分析了纬编针织物三维模拟技术面临的挑战、近期的研究热点和未来的发展方向,以期为针织物三维模拟技术的发展提供一定的依据。从线圈模型、纱线真实感和织物物理模型３ 个方面阐述了纬编针织物三维模拟技术的研究历程。分析了国内外学者多年的研究与探索,以及三维模拟技术从单纯的静态模拟发展到拥有物理属性的动态模拟的过程;总结了三维模拟技术现有成果的优势和不足,在此基础上,分析认为该技术在未来会朝着模拟方法物理化、线圈类型多元化和应用范围多样化3个方向发展。     

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。     

基于计算机视觉技术的经编线圈结构仿真

该文根据线圈形态变化特征,运用非线性曲线方程对经编线圈结构进行数学建模,建立了三维经编线圈结构模型。基于计算机视觉技术对线圈模型进行光照处理和纹理结构合成,得到了经编线圈的光照模型及纹理映射模型,结合Visual C++和OpenGL三维图形处理技术,开发了仿真程序,实现了经编针织物三维仿真。由演示的效果图可以看出,经过光照及纹理处理后仿真结果与实际线圈结构十分相似,具有良好的立体真实感。