三维正交织物织造过程模拟及其微观几何结构预测

为获得更为精确的织物模型，以满足织物及其纺织复合材料力学性能和破坏机制分析的需要，针对多尺度材料几何结构建模中存在宏观和介观尺度理想化假设，从而导致织物微结构特征缺失的问题，基于数字单元法理论，在纤维尺度提出一种织物织造过程动态仿真方法。该方法建立了织机关键部件的几何模型，由织造矩阵控制开口运动，通过计算纤维间的相互作用力，模拟织机五大运动，得到4个处于不同织造时期的单胞组成的三维正交织物数值模型。研究结果表明：织物单胞的微观几何结构受相邻单胞的影响，在织造过程中发生变化；最上层和最下层纬纱的应力高于中间层纬纱；模型较为准确地描述了纱线的卷曲、路径和横截面形状等织物的主要特征。     

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...     

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.     

织物层热湿传递过程仿真研究

对服装织物层基本几何单元内空气层与纱线热湿传递机理模型进行了数值模拟分析 ,建立了空气层与纱线交界处的热湿传递动态过程 ,通过计算机仿真分析了织物内纱线、空气层的温度场和湿度场 ,并探讨了纱线材料特性、织物的组织结构对织物层热湿传递过程的影响规律     

织物层热湿传递过程仿真研究

对服装织物层基本几何单元内空气层与纱线热湿传递机理模型进行了数值模拟分析，建立了空气层与纱线交界处的热湿传递动态过程，通过计算机仿真分析了织物内纱线、空气层的温度场和湿度场，并探讨了纱线材料特性、织物的组织结构对织物层热湿传递过程的影响规律。     

纱线连接的间隔织物三维几何模型的建立

分析了三维间隔织物的性能和结构特点,设计了纱线连接的间隔织物具体的建模思路和方法,并运用软件建立了其三维几何模型。分别建立下表面经纱、上表面经纱、间隔丝结构和纬纱结构的几何模型,再将其合并成完整的织物模型。模型设计与建模过程考虑了纱线的弯曲和交织关系等因素。模型具有纱线连接的三维间隔织物的结构特征,与真实织物相比具有很高的还原度。在该模型中改变部分参数可用于构建新的结构。模型可用于该类织物力学、热学及电磁等性能的仿真,还可用于优化三维间隔织物的结构。     

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.     

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.     

平纹织物结构的三维仿真

随着计算机图形学的发展,织物结构的数字仿真是新出现的交叉学科及研究热点。在纺织服装检测领域,研究织物结构仿真模型对预测纺织品的力学性能、表观物理性能(起毛起球、光泽等)都具有重要的现实意义和理论意义,仿真模型逐渐成为理解复杂的织物检测试验现象的有力工具。在Peirce改进的椭圆纱线截面模型的基础上,基于织物的实际空间形态,采用微分几何分析织物的几何特征,推导出了织物表面各点坐标计算公式;编程采用Matlab软件,建立平纹织物结构的宏观模型,并对参数实现了程序控制;对模型进行了颜色插值和光照等外观效果处理。     

有机硅树脂涂层碳纤维织物传热过程的数值模拟

为探究有机硅树脂涂层碳纤维织物在高温热流烧蚀下的传热过程,文章根据涂层织物结构参数和碳纤维的交织规律,建立涂层织物的三维几何模型;基于有机硅树脂和碳纤维纱线的烧蚀机制,创建了有机硅树脂涂层碳纤维织物烧蚀过程的数值模型,对涂层织物的热传递过程进行数值模拟。结果表明:与显微镜图像对比,涂层织物三维几何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涂层织物上的温度分布情况,利用石英灯烧蚀实验对该模型进行验证,在0～135 s,每隔1 s计算1次模拟背温与实验背温的相对误差,最后计算相对误差平均值为9.47%,说明在高温下涂层碳纤维织物传热数值模型能反映其传热过程。     

纤维尺度下数码纱仿真方法

为解决因配色复杂多变,数码纱外观难以直观预测的问题,提出基于纤维单元的模拟方法,用于实现数码纱外观的仿真。依据纤维原料颜色数值,构建纤维级别的纹理模型;根据纺纱工艺参数计算数码纱上的区域色块参数,构建色块排列模型;利用不同组分纤维间渐变规律,同时结合光照模型仿真亮度信息构建颜色渐变模型;采集真实数码纱的直径数据,仿真纱线的直径形态。实验中分别保持颜色和组分不变,模拟出不同组分和颜色的数码纱。结果证明所提出的纱线仿真方法可较快地模拟出数码纱的外观,并且与实际数码纱的外观视觉十分接近,为数码纱的设计开发以及织物仿真奠定了基础。     

Total porosity,theoretical analysis,and prediction of the air permeability of woven fabrics

Air permeability is one of the most important properties of textile materials that ensure their comfort. For many materials for technical applications (filters, sails, vacuum cleaners, parachutes, etc.), this is one of the main properties that determine their quality. The air permeability of woven textile fabrics depends on many parameters of fabric. Thus, the determination of air permeability of woven fabric is highly complex and difficult. In this study, we attempted to establish a theoretical model for the porosity and predicted the air permeability of woven fabrics. A theoretical model was created to predict the total porosity and the air permeability of a fabric structure depending on the geometrical parameters such as pore size, warp density, weft density, fabric thickness, number of yarn, diameter of yarn, and fiber density. For the purpose, a theoretical model of porous systems on D’Arcy’s law was used, and the validity of the model was confirmed by experimental results using 100% cotton and 97/3 cotton/lycra woven fabrics. Since the amount of air passing through both the pores between yarns and the interstices in the fibers constituting the yarn structure was calculated, theoretical values of air permeability were obtained very close to the experimental values.     

碳纤维二维编织管状织物的编织工艺

针对碳纤维在二维编织过程中不耐扭折、易受损断纱的问题,通过拉伸性能实验和导纱瓷眼折角磨损实验分析了碳纤维复丝的可编织性能,探讨了纱管在缠绕过程中应注意的问题。在24 锭二维编织机上编织了8 种不同工艺参数的碳纤维管状编织物,研究了编织工艺对织物外观起毛情况及力学性能的影响。结果表明：碳纤维复丝的断裂强度为86.39 cN/tex,断裂伸长率为1.12%,断裂强度远高于其他纤维,但延伸性差;影响碳纤维复丝在导纱瓷眼处折角磨损程度的因素依次为牵引力、折角、编织速度;在编织纱线根数不变的情况下,随编织节距的减小,管状编织物的面密度逐渐增加,起毛现象严重,编织物的拉伸断裂强力降低。     

三维机织增强复合材料弹道冲击边缘部分有限元分析

利用有限元软件ABAQUS建立基于三维机织增强复合材料的单胞模型,探讨子弹在三维机织增强复合材料中应力波的传播发生过程,对比分析子弹冲击后边缘部分的实验结果和模拟计算的结果,并对三维机织增强复合材料的最终破坏模式与常用的层合板进行了比较。结果表明：子弹在三维机织复合材料中的应力峰值随入射速度的增大而增大,并来回发生反射,弹头从三维机织增强复合材料下表面射出后其增强纱线的断裂较入射上表面粗糙,分层现象在三维机织增强复合材料内部没有发生,而实际观察的破坏孔洞与采用有限元软件模拟后的图形基本吻合。     

应用纱线序列图像的电子织物构建

为检测纱线条干均匀性对织物外观的影响,在纱线条干图像测量的基础上,提出了一种基于纱线序列图像的电子织物的构建方法。通过建立织物组织变化模型和光照模型,将纱线直径值与基元组织点外观灰度纹理分布相结合,构建电子织物外观数学模型。实验中通过将采集的纱线序列图像进行图像分割和形态学运算等处理,获取纱线直径数据,代入到构建的织物外观数学模型中,实现基于纱线序列图像的电子织物的模拟并且相关参数可调。通过选择合理的织物结构参数,提出的电子织物模型能够真实的反映纱线条干均匀性对织物外观的影响,准确预测布面效果。     

3D弹性机织物的织造工艺

文章通过对现有3D立体机织物织造方法的分析,讨论了3D弹性机织物的织造工艺及注意的问题,并对该织物进行了小样试织.对3D弹性机织物的试织,充分表明了利用中间层纱线数量的增多、结构的变化以及组织的配合来实现织物较好弹性性能要求的方法是可行的,而且对工艺、设备稍加改进,就可以实现工业化生产.     

球形弹体冲击下三维正交机织物结构破坏机制有限元分析

为深入研究抗冲击三维正交机织物的破坏机制,通过有限元建模分析,以三维正交机织物为靶体,在纱线尺度细观结构模型上计算其在不同初始速度球形弹体冲击下的渐进破坏过程。对不同初始速度下球形弹体的速度和加速度变化历程、各纱线系统吸能比例、材料渐进破坏过程以及最终破坏形态等进行分析。结果表明:平直排列的纱线系统在吸收与耗散球形弹体冲击能量的过程中发挥重要作用,可使能量以很快的应力波速扩展到三维正交机织物靶体的大面积区域,并提高吸能效果;球形弹体初始速度为100 m/s时,经、纬、Z纱系统可分别吸收总能量的39.6%、48.37%、12.03%,经、纬纱系统为三维正交机织物靶体抵抗冲击力过程中的主要承力部位;通过增加纱线层数、织物体积及织造密度等可提高三维正交机织物材料的抗冲击性能。     

Surface roughness properties of polyester woven fabrics after abrasion

Effect of abrasion on surface roughness properties of textured polyester woven fabrics has been investigated. The effects of weft density, weft yarn filament number, fiber fineness, and weave pattern on surface roughness after abrasion were studied. Surface roughness values of control fabric (not abraded) and abraded fabrics after four different abrasion cycles were discussed according to different constructional parameters. Surface roughness values of fabrics changed according to abrasion cycles and the changes were related to yarn float lengths, yarn densities, yarn fiber fineness, and initial fabric surface roughness. A general overview of the results showed that abrasion eliminated the effect of texture especially at the fabric samples with initially high surface roughness. The surface roughness of fabrics with initially high surface roughness decreased at a greater extent than the ones with low surface roughness after abrasion. Fabrics with high surface roughness were affected more by abrasion and the effect of abrasion on rough surfaces depended on different manners regarding the compactness of woven structures.     

织物接触冷暖感的模拟分析

为了探究织物接触冷暖感,针对织物与皮肤接触瞬间热量传导情况及其影响因素,采用有限元方法构建三维织物传热仿真模型分析织物接触冷暖感的影响因素。通过Texgen建模软件建立织物三维几何模型,结合等效热导率的串并联模型,用Ansys workbench软件进行仿真模拟。提取最大热通量值与KES-F7型织物冷暖感测试仪的测试结果进行对比验证,结果显示模拟值与测试值误差均在6%以内,且吻合度较好。研究结果表明:织物毛羽层厚度增大时,织物与人体皮肤接触面热通量会随之变小;当织物内部加入高热导率纱线时,织物与人体皮肤接触面热通量值随之增加,且热导率增大时,织物与人体皮肤接触面热通量增幅趋缓;当高热导率纱线数量增多时,织物与人体皮肤接触面热通量值也会明显增大。