平纹织物三维模型的建立和侵彻实验的数值模拟

提出平纹织物模型的函数,根据此函数建立了平纹织物的三维几何模型,并应用于数值模拟分析.所建立的几何模型考虑到了平纹织物真实的纱线间距、纱线的屈曲和纱线的截面形状.为建立此模型,需要测量平纹织物的3个参数:纱线间距、纱线厚度和纱线宽度.使用Creo Elements/ProR软件建立织物模型,模拟了子弹侵彻多层平纹织物的过程.实验对比表明,织物的真实变形情况与实验一致性较好.     

2.5D角联锁织物厚向压缩特性的实验研究

以碳纤维2.5D衬经结构织物为例,初步研究了2.5D角联锁织物厚度方向压缩特性,利用万能材料试验机测得织物厚度与压缩应力的关系。研究发现,当压缩应力小于3 MPa时,经验指数取为3的多层平纹织物压缩模型可用于2.5D衬经织物厚度与压缩应力关系估算。在4种不同压缩应力下制备2.5D衬经结构复合材料,进一步观测经向和纬向截面内经纱、衬经纱和纬纱屈曲变化情况,引用纱线段局部屈曲角分布定量表征纱线的屈曲程度。结果发现:经纱的屈曲程度最高,随压缩应力的增加,经纱的屈曲程度降低;当压缩应力超过一定范围时,经纱屈曲程度反而增加,衬经纱和纬纱基本呈伸直状态,衬经纱屈曲程度增加,纬纱伸直度增加。     

采用神经网络算法的多指机械手织物抓取规划

针对纺织服装行业织物自主抓取环节依靠人工操作而导致的生产效率低的问题,利用机械手进行织物抓取。设计了多指机械手,通过描述手指各连杆之间的变换关系对其进行运动学分析;采用RBF（径向基函数）神经网络方法对其抓取模式进行规划,通过识别织物的几何特征并根据抓取的任务要求进行自主抓取;在抓取运动过程中,采用关节空间轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划相结合的方式,保证机械手各手指能够稳定和准确地到达抓取点;最后利用MatLab/Robotics Toolbox 对多指机械手和抓取规划进行建模仿真。结果表明,所设计的机械手各个关节参数设置合理,机械手织物抓取规划满足要求。     

复合驱动变掌机械手

为满足轻工业中复杂对象(形状、尺寸变化范围大)的抓持需求,课题组设计了一种复合驱动变掌机械手。课题组介绍了该新型变掌机械手的工作原理;分析了机械手抓取圆柱体与长方体时的力学模型;研究了抓取圆柱体时半径与机械手指根节转动角度对接触力大小与接触点高度的影响。结果表明该机械手在理论上可以实现对宽度为0～200 mm的物体的可靠抓取,并可实现对接触力与接触点高度的精确控制。该机械手具有一定的实用价值,可应用于实际生产提高生产效率。     

基于混纺平纹织物的静电吸附式抓取技术研究

为了实现机械手更好地对混纺平纹织物进行抓取,课题组研究了静电吸附式抓取技术。首先,通过分析混纺平纹织物结构特性,建立混纺平纹织物三维模型与等效介电常数计算模型,并对织物在电场中受力情况进行研究;其次,结合Maxwell应力张量计算方法,建立二维静电吸附力模型,研究不同配置类型的静电极板产生的吸附力大小,用于指导静电极板的配置结构设计。结果表明：织物的等效介电常数与各纤维的体积分数和分布形态有关;织物所受到的静电吸附力随极板所施电压的增加而增大,并与其平方成正比,验证了使用静电吸附式抓取织物的有效性;通过对不同配置类型极板的吸附效果的对比,确定了最优的极板结构。该研究为静电吸附式技术在服装面料抓取领域中的应用提供了重要参考。     

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.     

多尺寸纱筒柔性落纱机械手设计及其优化

为实现混色纱线拼接过程中多尺寸纱筒的柔性抓取及落纱任务,提出一种仿生学自适应性机械手设计优化方法。首先,分析落纱过程人体手指的抓取姿态,以此建立仿生学机械手多指节结构模型。在此基础上,以多尺寸短向量标准建立三维粒子群模型,以MatLab对机械手结构参数进行抓取优化。最后,在有限元软件中进行虚拟样机装配及动力学仿真对比验证。实验结果表明:设计的新型机械手可平稳实现30~80mm多尺寸柔性自动落纱。     

纱线间距对复合材料拉伸性能的影响

为研究纱线间距对编织复合材料拉伸性能的影响,课题组建立了4组纱线间距的芳纶纤维橡胶基复合材料单胞模型;并通过有限元软件对沿经(纬)纱和纤维束交织2种拉伸方向的单胞模型进行拉伸性能仿真分析。结果表明：随着纱线间距的增加基体和增强相的等效应力逐渐增大,且沿经(纬)纱方向拉伸的等效应力小于纤维束交织方向;通过均质化理论计算出复合材料等效弹性常数,弹性模量随着纱线间距的增加逐渐减小,经(纬)纱方向计算的弹性模量平均高出纤维束交织方向21%。     

双层及多层电磁屏蔽织物的屏蔽效能

为研究多层电磁屏蔽织物屏蔽效能情况,通过改变叠层角度、间距、叠层方式、层数,构建正交导电网格结构和单方向金属纱线平行结构的双层及多层电磁屏蔽织物,采用法兰同轴法测试其0.3~1.5 GHz内的屏蔽效能。结果表明,经纬向具有同样金属纱线间距时,织物屏蔽层厚度小于趋肤深度则双层织物的屏蔽效能明显高于单层织物,超过趋肤深度后增加不显著;3层及以上织物的屏蔽效能增加不明显;随层间距离增加,屏蔽效能呈增加趋势。仅纬向含金属纱线的双层织物,随双层织物中纬纱交叉角度的增加,逐渐形成金属纱线正交网格结构,屏蔽效能增大;双层织物中纬纱对齐叠放时,层间距离增加则屏蔽效能增大,纬纱垂直叠放时,层间距离增加则屏蔽效能降低。     

机织物外观的计算机三维模拟

基于织物结构的Peirce模型,针对机织物的组织结构分析了纱线的交织规律及影响织物外观的因素,采用三角函数曲线和直线表示纱线的屈曲形态,最终完成对机织物外观的三维模拟。     

经编导电织物弹性对传感性能的影响

为探讨经编导电织物弹性与传感性能的关系,将镀银基锦纶纱线作为导电纱线分别与氨纶包覆纱线和氨纶裸丝在特里科经编机上交织,制备了具有不同弹性的3种经编导电织物。测试了3种织物在一定拉伸范围内的应力大小与电阻变化,并根据实验数据计算出弹性性能和静态评价指标,得出弹性与传感性能的关系。结果表明:弹性导电织物的电阻随应变呈线性变化,原料越粗则电阻变化的速度越快;弹性模量随着织物弹力的增大而减小,弹性伸长与织物弹力的大小成正相关;在中小应变范围内,弹性模量越低、弹性伸长越大的导电织物传感性能越优。     

精纺毛织物在织造染整过程中的结构变化

本文测定了织造染整工序中精纺高特平纹花呢几何结构参数的变化规律。发现在织造过程中经纱产生的拉伸变形,在染整中只恢复一部分,纬纱的变形则基本恢复洗呢后纱线的截面积最大,再继续加工,纱线被压扁,直径变小。煮呢时纱线再次产生拉伸变形,且大幅度地降低了织物内经纬纱屈曲波高。蒸呢可使染整中织物产生的变形得到一定程度的恢复。文中还提出了测试织物中纱线屈曲波长的简便方法。     

双向拉伸载荷下双轴向经编织物增强柔性复合材料开缝撕裂性能研究

对双轴向经编织物增强柔性复合材料在双轴向拉伸载荷下开缝撕裂性能进行了试验研究,特别对不同初始开缝长度及角度的撕裂进行了观察与分析。试验结果表明开缝撕裂性能主要由衬入纱线的线密度和纱线密度的大小决定,经编地组织也有一定影响。撕裂强力与应变随初始开缝长度增加而减少,开缝撕裂强力与应变随初始开缝角度的增大而增加。     

复合材料中平纹机织物的压缩性能

针对RTM工艺中闭模时对织物造成的压缩问题,利用压缩试验对平纹机织物在受压时的厚度与纤维体积含量的变化和压缩参数进行研究,并采用CCD显微摄像仪获取了不同压缩程度下复合材料制件的横截面图像。结果表明:织物的干湿态和受压缩次数对织物的压缩性能有明显影响;织物在卸除载荷后发生部分回弹,初始织物的体积压缩性能随着压缩次数的增加而下降;从结构上看,纤维的间隙和富树脂区随着压缩程度的增大而减小,纱线的屈曲状态和横截面受压产生严重变形。     

机织物有效结构模型的电磁屏蔽效能影响因素

基于对含金属纱线机织物的结构分析,提出该类织物的有效电磁屏蔽结构由金属纤维纱线构成;采用裸铜丝制备模拟织物中金属纱线排列的有效结构模型样品,改变其排列方式、排列间距、交叉处及四周连通情况等的模型样品,用屏蔽室法获得1~18 GHz范围内的屏蔽效能。结果表明:金属纱线排列间距是影响屏蔽效能的关键因素;金属纱线单向排列和双向排列样品的屏蔽效能一样,但是单向排列样品具有显著方向性;双向网格排列样品的网格尺寸影响其屏蔽效能。实验条件下金属纤维纱线交叉点处的连通情况对屏蔽效能影响不大,但尚需要进一步研究。     

双向拉伸载衙下双轴向经编织物增强柔性复合材料开缝撕裂性能研究

对双轴向经编织物增强柔性复合材料在双轴向拉伸载荷下开缝撕裂性能进行了试验研究，特别对不同初始开缝长度及角度的撕裂进行了观察与分析。试验结果表明开缝撕裂性能主要由衬入纱线的线密度和纱线密度的大小决定，经编地组织也有一定影响。撕裂强力与应变随初始开缝长度增加而减少，开缝撕裂强力与应变随初始开缝角度的增大而增加。     

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.     

等离子体处理对原棉织物亲水性的影响

为了改善原棉织物的亲水性能,本文研究了等离子体处理参数对原棉织物表面性能的影响。主要探讨了等离子处理时间、处理功率和处理距离,如何影响原棉织物芯吸效应。XPS分析结果发现,原棉织物经等离子体处理后,C-O-H、C=O、O-C=O键的数量大大增加,润湿性能得到了显著提高。原棉织物的芯吸高度随着处理时间的增加而提高,当超过25s后,芯吸高度增加的量减小。当增加处理功率时,原棉织物的芯吸高度也随之增加。原棉织物的芯吸高度随着处理距离的增加而减小。纱线拉伸试验结果表明原棉纱线的拉伸强度在不同程度上随着等离子体处理时间的增加而增强。     

天然彩棉/白棉混纺针织物色泽的影响因素分析

为了全面、客观地分析天然彩棉/白棉混纺针织物色泽的影响因素,首先对纱线捻度、织物结构参数对混纺针织物色泽的影响分别进行研究,然后采用离差最大化法对混纺比例、纱线捻度、织物密度3个主要因素对混纺针织物色泽的影响权重进行计算。结果表明,随纱线捻度的增加织物的K/S值增大;当彩棉含量不超过50%时,混纺针织物的K/S值随织物密度的增大而减小,反之,当彩棉含量超过50%时,混纺针织物的K/S值随织物密度的增大而增大;100%彩棉织物,随着密度的增加,织物的K/S值呈先增大后减小的趋势;混纺比例、纱线捻度、织物密度3个因素对彩棉/白棉混纺针织物色泽的影响权重分别为:0.545 7,0.3173,0.137 0。     

影响网格状稀疏织物结构稳定性的因素分析

探讨影响网格状稀疏织物结构稳定性的因素。通过测试不同组织、不同纱线号数和不同经纬密的多种机织网格状稀疏织物的滑移阻力,并反复对比分析了组织、纱线号数、摩擦因数和经纬密对网格状稀疏织物滑移阻力的影响。结果表明:平纹组织织物的滑移阻力明显大于方平组织织物;在一定范围内,织物的滑移阻力随纱线号数和摩擦因数的增大而增大,随经纬密度的增大而增大。认为网格状稀疏织物的滑移阻力测试分析结果为建立织物滑移阻力预测模型提供了依据。