纬编针织物三维仿真技术的研究现状与发展趋势

文章从纱线、织物组织两个方面阐述了纬编针织物三维仿真技术的研究现状,分析总结了各阶段成果的优势与不足,并就纬编针织仿真技术在未来的发展趋势做了详细的分析。     

纬编针织物真实感建模与仿真进展

为了促进针织物模拟仿真领域的进一步研究和发展,全面梳理了纬编针织物真实感模拟与仿真技术的发展历史和研究现状。从外观真实感模拟和物理真实感模拟两个角度分析了国内外学者研究和探索的历程,阐述了纬编针织物真实感模拟与仿真技术从早期基于二维线圈模型的方法,到基于三维物理模型方法的转变和多样化发展过程。在总结各种模拟方法及其应用特点的基础上,分析得出纬编针织物真实感模拟与仿真技术将会向模拟效果精细化、模拟实时交互化、织物类型多样化和应用领域多元化的方向发展。     

三维计算机辅助设计与纬编针织物的可视化

我们已开发了能够设计多种纬编针织物的基本三维计算机辅助设计系统。由这些基本系统生成的设计图形,我们可以在一个虚拟的环境中对其进行观察、放大以及以任何角度旋转,并且可以根据结构参数,诸如织物纵行间距、横列间距、纱线直径等来进行组合。 高级计算机辅助设计技术提供一种革新的、高效的织物设计方式。设计者使用合适的计算机辅助设计系统可以高效合成逼真的纱线和织物图案,因而无需制作样品。 目前对于纬编针织物设计有两种方法,已广泛用于工业计算机辅助设计纺织品系统上:一种是通过使用光笔和数字式输入板或扫描输入,在计算机上生成图形。这一图形被分成很多小方块,     

纬编针织物基本组织的计算机三维模拟

针对当前针织物模拟技术存在的缺陷及不足,探索计算机模拟纬编针织物的新方法。在Visual Basic环境下,以Pierce模型为基础,采用圆形截面,由三次B样条曲线模拟纱线路径,利用虚拟现实建模语言（VRML）实现纬编针织物线圈及基本组织的计算机三维模拟。模拟结果很好地表现了针织组织在空间的串套关系以及整体效果,可通过网络浏览器直接进行浏览;模拟图像便于网络发布,并可动态对其进行任意的平移、缩放、旋转等操作。     

纬编针织物弹性控制的探讨

分析了针织物的弹性机理，并通过实例对针织物取得不同弹性的方法进行了探讨。     

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。     

纬编针织物编织工艺参数分析

通过试验对控制针织物毛坯克重的两个基础量－织物纵向密度和针织物线圈长度进行了分析和比较，结果表明线圈长度对毛坯克重的影响较大。并进一步分析了影响线圈长度的因素。     

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。     

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。     

经编针织物三维仿真技术的研究现状与发展趋势

经编针织物三维仿真技术是CAD技术在经编领域的推广应用。三维仿真相对于二维仿真具有更直观、更逼真的效果,但三维模型的建立较为困难,仿真速度较低。经过国内外学者多年的研究,三维仿真技术在经编领域已取得了初步成果。本文从纱线、线圈和织物结构3个层次阐述了经编针织物三维仿真技术的研究历程,分析总结了已有研究成果的优势与不足;并就该技术在未来的发展趋势做了分析,认为三维仿真技术在仿真方法、适用织物品种和应用范围3个方面将有良好的发展前景。通过以上分析,希望为相关研究提供一定的依据。     

纬编提花绗缝织物凹凸曲面的测量及三维建模

针对纬编提花绗缝织物花型图案复杂、织物尺寸较大、多层结构易致仿真困难等特点,为节省设计与生产过程中造成大量时间、人力、物力资源的浪费,试图建立常规绗缝提花织物曲面模型并进行计算机仿真。综合考虑织物面密度和生产工艺的影响,共试织１０ 种不同规格的织物样品进行凹凸效果分析,对连接纱引起的织物表面凹凸变化规律进行数据采集和计算,参考泛克里格法插值获得初步仿真结果,根据４ 块试样凹陷曲线方程对仿真过程进行改进,构建纬编提花绗缝织物三维模型。结果对于具有立体效果的织物计算机仿真具有一定指导意义,为三维织物仿真系统的建立奠定理论参考。     

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。     

纬编针织物三维仿真系统的开发

针对现有电脑横机花型准备系统缺乏三维花型模拟和针织物仿真功能等问题,将虚拟现实技术应用于针织物三维仿真研究,开发了纬编针织物三维仿真系统.系统以建立的三维线圈模型为基础,运用参数化设计方法和VRML语言,实现了织物组织的三维参数化仿真设计,仿真图像可多视角观察,任意平移、旋转或缩放.运用Java语言和VRML的EAI接...     

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。     

纬纱接结的三维正交机织物结构

为了研究正交机织物的实际结构,采用玻璃纤维在剑杆织机上织制了纬纱接结的6层经纱5层纬纱的正交机织物,然后利用VARI工艺与聚酯树脂复合,制成了复合材料板材试样,并在显微镜下观测纱线的形状。研究发现:三维正交机织物的经、纬纱基本呈直线状态,接结纬纱是曲线与直线组合的形状,且形状与在织物中的位置有关,越靠近织物中央,接结纬纱的直线部分越短;接结纬纱使其限定的经纱产生聚集现象,在复合材料中产生贫富树脂区,接结纬纱形状的变化也使织物的结构不均匀。对织造过程的分析表明,造成接结纬纱形状变化的原因是织物形成过程中接结纬纱的滑动,从织物边部到中央,接结纬纱的滑动阻力逐渐增大,接结纬纱的张力也逐渐增大。