（纺织工程专业论文）织物力学性能指标与悬垂形态关系研究.pdf

一一一 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后使用本版权书。 不保密。 学位论文作者签名：l 虱衫孓孓 日期：矽l d 年；月j ? 日 指导教师签名：f ， 一 _一 _ 浙江理工大学硕士学位论文 摘要 织物悬垂性是指织物因自重而下垂的性能，反映织物的悬垂程度和悬垂形态。作为织 物风格的一个重要方面，对它的认识以及研究关系到新型面料的开发，服装加工的选料、 制作，计算机悬垂仿真模拟一直到基于单机或网络的三维试衣系统以及服装销售等诸多方 面。 而目前来看，人们对于力学、结构参数对织物悬垂程度影响的研究已经达到了很深的 程度，而对于织物自身的力学性能对悬垂形态影响的研究却很少。纱线、纤维的结构与力 学特性间接的影响着织物的悬垂形态，而织物本身的力学性能( 剪切刚度、抗弯刚度、交织 阻力等) 直接反映纱线、纤维的各种性能的同时，又直接影响了织物的悬垂形态。从某种程 度上来说，织物力学性能指标搭起了纱线、纤维的各项性能与织物悬垂性能之间的桥梁， 对它的研究有利于宏观定性定量分析织物悬垂性能。因此，本文将织物力学性能指标与悬 垂形态相结合，找出影响悬垂形态的关键因素，为实现织物悬垂的计算机模拟，服装c a d 设计提供有价值的参考。 本文简要回顾了织物悬垂性研究的主要研究方向与研究现状，主要介绍了织物力学性 能指标与悬垂形态的关系，通过实验分析得到织物悬垂形态的预测方程，并将方程应用到 仿真程序当中，在v c + + 习z n 下实现了悬垂形态的计算机模拟，主要完成工作如下： 1 、研究分析织物悬垂形态产生不稳定性的原因，提出改善不稳定因素的测试方法。 2 、通过主因子分析方法从反映织物悬垂形态的9 个指标中提取了三个主因子：织物悬 垂形状因子、织物悬垂匀称因子、织物悬垂程度因子。这三个因子的累计贡献率高达 9 4 5 2 ，较高程度地反映了织物的悬垂形态所包含的信息。将原来的9 个变量综合为三个， 达到了进行因子分析的目的。 3 、利用线性回归方法研究了织物力学性能指标、结构参数与悬垂形态之间的内在关 系，建立了基于力学性能指标的悬垂形态预测方程，并在研究过程中发现织物悬垂形态与 织物力学性能密切相关，尤其是织物4 5 0 方向上的剪切刚度、经纬向交织阻力、厚度、纬向 密度的不同会造成织物悬垂外观的巨大变化，影响悬垂美感。 4 、探讨了交织阻力差异对悬垂形态匀称度的影响。通过曲线拟合得到结论，认为涤 纶织物和纯棉织物悬垂形态匀称度受到织物经纬向交织阻力变异大小的影响，均随着经纬 向交织阻力变异的增加而呈对数性减小，并且涤纶织物的悬垂形态匀称度明显比纯棉织物 浙江理工大学硕士学位论文 的悬垂形态匀称度要好。因此，设定合适的经纬向交织阻力，尽量减小经纬向的变异更有 利于增加织物悬垂形态的美观性。 5 、在v c + + 平台下，应用基于力学性能指标得到的形态预测方程模拟出的悬垂轮廓和 织物的实际悬垂轮廓基本相吻合，而且仿真结果具有随机性这点和织物的悬垂测试结果是 相同的，从总体看来，模拟效果比较理想。 关键词力学性能；织物悬垂性；预测方程；三维仿真；悬垂形态匀称度 s h a p e a s 趾i m p o r t a n ta s p e c to ff a b r i cs t y l e s ，i t s u n d e r s t a n d i n ga n dr e s e a r c hr e l a t e dt om a r l y o t l l e ra s p e c t s ，s u c ha st h en e wf a b r i cd e v e l o p m e n t , g a r m e n tp r o c e s s i n g ，m a t e n a l s e l e c t i o n , p r o d u c t i o i l ，c o m p u t e rs i m u l a t i o n ，s t a n d a l o n e o rn e t w o r k - b a s e dt h r e e - d i m e n s i o n a lt e s ts y s t e m 2 u s w e l la sc l o t h i n gs a l e sc l o t h i n g f o rn o w i th a sr e a c h e dad e e pl e v e lt h a tt h er e s e a r c ho f t h ef a b r i cd r a p ee x t e n t 蚰p a c t e db y t h em e c h a i l i c a la n ds t m c t u r a lp a r a m e t e r s ，b u tt h er e s e a r c ho ft h em e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e o f f a b r i ci n f l u e n c e do nd r a p i n gs h a p ei sf e w f a b r i c ，y a m , f i b e rs t r u c t u r ea n d m e c h a n i c a lp r o p e n l e s i n d i r e c ti i n p a c tt h ef a b r i cd r a p es h a p e ，w h i l et h ef a b r i ci t s e l f , t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e s 【s h e 孤 s t i 髓e s s b e n d i n gs t i f f n e s s ，i n t e r w o v e nr e s i s t a n c e ，e t c ) d i r e c t l yr e f l e c t s t h ef a b r i c ，y a n l ，舶e r ， w h i l eav a r i 啊o fp e r f o r m a n c e ，b u ta l s od i r e c t l ya f f e c tt h ed r a p eo f t h ef a b r i cs h a p e t os o m e e x t e n t t h em e c h 撕叫p e r f o r m a n c ei n d e xe r e c t e dab r i d g eb e t w e e n ar a wm a t e n a l ，y 锄，t l b e r 趾d 枷cp r o p e r t i e so ft h ev a r i o u sp r o p e r t i e s ，t h er e s e a r c hi sc o n d u c i v e t om a c r o q u a l n a n v e8 1 1 d q u a n t i 协t i v ea n a l y s i so ff a b r i cd r a p ep r o p e r t i e s t h e r e f o r e ，t h i s a r t i c l ew i l lc o m b i n em e c h 锄c a l p r o p e r t i e si n d e xa n dd r a p i n gs h a p e ，i d e n t i f yt h ek e y f a c t o r st oa f f e c tt h ed r a p i n gs h 印e ，p r o v l d ea v a l u 蜀l b l er e f e r e n c ef o rt l l er e a l i z a t i o no f ac o m p u t e rs i m u l a t i o n ，a n da p p a r e lc a dd e s i g n t h i sp a p e rb r i e f l yr e v i e w st h es t u d yo ff a b r i cd r a p eo ft h em a i nr e s e a r c hd 1 代c t l o i l s a n d r e s e a r c h ，f o c u s e so nm er e l a t i o n s h i pb e t w e e n m e c h a n i c a lp r o p e r t i e si n d e xo f t h ef a b r i ca n d 咖e s h a p e ，o b t a i n e sp r e d i c t i o ne q u a t i o nt h r o u g ht h ee x p e r i m e n t a la n a l y s i s o ff a b r i cd r 印es h a p e ，a n d e q 咖i o i l sa r ea p p l i e dt o t h es i m u l a t i o np r o g r a m ，i nt h ev c + + p l a t f o r mw e a c l l i e v et h e o v e r h a n g i n gf o r m o fc o m p u t e rs i m u l a t i o n ，t h em a i nj o b sa r ea sf o l l o w s ： 1 ，r e s e a r c ha n da n a l y s i s t h e t e a s 。n s 。ff a b r i cd r a p es h a p ei n 鼬i l 畋趾dg i v e 伦吼i n g m e t h o d st oi m p r o v eu n c e r t a i n t y 2 ，m o u g ht h em a i nf a c t o ra n a l y s i sw ee x t r a c t e dt h r e e m a i nf a c t o r sf r o m1oi n d i c 砒o r s s i m u l a t i 。nr e s u l t sh a v e 舢d o m ，t h i sp o i n ti s s i m i l a rw i t hf a b r i cd r a p et e s tr e s u l t s f r o m 位 o v e r a l l ，t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss e e m si d e a l i k 删。r d s ：m e d l a i l i c a lp r o p e r t i e s ；f a b r i c d r a p e ；p r e d i c t i 。n e q u a t i 。n ；t h r e e - d i m e 幽i l a l s i m u l a t i o n ；d r a p es y m m e t r yd e g r e e 一一 一_ 一 浙江理工大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录i 第一章绪论1 1 1 课题的目的及意义1 1 2 织物悬垂性理论研究及进展1 1 2 1 力学领域的研究2 1 2 2 悬垂性能与结构参数的研究2 1 2 3 织物悬垂的建模方法3 1 2 4 悬垂性评价指标及评价方法4 1 2 5 悬垂性仿真研究。5 1 3 论文的主要研究内容与研究成果6 第二章织物力学性能指标与悬垂形态关系研究- 7 2 1 实验准备7 2 1 1 实验材料一7 2 1 2 测试指标与方法简介8 2 2 测试结果与分析1 l 2 2 1 悬垂形态的不稳定性研究1 2 2 2 2 测试初始条件的解决1 4 2 2 3 织物悬垂形态指标的因子分析1 6 2 2 4 织物悬垂形态指标的回归分析1 9 2 3 本章小结2 4 第三章交织阻力变异对织物悬垂形态匀称度影响的探讨2 6 3 1 形态指标与力学指标简介2 6 3 1 1 悬垂形态匀称度简介2 6 3 1 2 交织阻力简介2 7 3 2 交织阻力对悬垂形态匀称度的影响2 8 浙江理工大学硕七学位论文 3 2 1 数据讨论 3 2 2 结果分析 3 3 本章小结。31 第四章织物悬垂预测系统算法研究3 3 4 1 织物二维悬垂形态的模拟3 3 4 1 1 波纹展开图重构算法3 4 4 1 2 波纹曲线的插值算法3 5 4 1 3 织物二维悬垂形态的误差修正3 6 4 2 织物悬垂形态三维重建3 8 4 2 1 织物悬垂形态模拟的等高线算法3 8 4 2 2 等高线的修正算法4 0 4 2 3 织物三维悬垂形态的绘制4 1 4 2 4 三维仿真效果。：4 2 4 3 部分织物试样三维测试过程及分析4 2 4 4 本章小结4 4 第五章基于力学性能指标的三维悬垂预测系统4 5 5 1 预测系统的总体框架结构4 5 5 2 系统界面设计及功能介绍。4 6 5 2 1 初始化数据4 6 5 2 2 数据输入与输出4 6 5 2 3 二维悬垂形态显示4 7 5 2 4 三维形态显示4 8 5 3 本章小结4 8 第六章结论。4 9 参考文献51 至定谢5 4 附录一5 5 附录二5 7 攻读学位期间的研究成果5 9 i i 浙江理工大学硕士学位论文 1 1 课题的目的及意义 第一章绪论 织物悬垂性是指织物因自重而下垂的性能，反映织物的悬垂程度和悬垂形裂。对悬 垂程度的研究已经到了很深的程度，然而悬垂程度的大小不能合适的表达悬垂形态的好 坏。服饰的曲面造型性( 即服饰所表现的曲面是否圆滑流畅，外观轮廓是否合体) 及光泽变 化( 服饰均匀细腻的褶涧所表现的层次感和韵律感) 等重要的表现性质都一定程度的体现在 织物悬垂形态美观性上。织物的悬垂形态是织物因白重而下垂形成的平滑和曲率均匀的曲 面形态，能直接刺激人的视觉器官，引起人们的生理和心理的反映，是影响织物服用外观 效果的一个关键因素。因此，悬垂形态作为一种视觉风格和美学风格来说，必须从织物悬 垂的三维形态去考虑。 目前国内外对于织物的悬垂性都进行了大量的研究，随着技术的更新和研究的不断深 入，已经积累了大量的研究成果。但是对于织物悬垂性的测定和评价还只是通过对织物的 二维图像进行分析，来评价织物的悬垂程度和悬垂形态，在现有的标准中还不能全面的反 映对织物悬垂形态美感的评价和指标测定。因此有必要提出一种可靠的织物悬垂性测试评 价方法，以便能够创造性的从悬垂程度和悬垂形态两个方面去全面评价织物悬垂性优劣的 可能性。在当今追求唯美的境界的时代，它可以突破对于不同评价人员所产生的不同心理 误差和视觉模糊评价的局限性，更准确的反映织物的悬垂性能，更准确的测定织物的悬垂 形态，满足人们对视觉风格和美学风格的要求，创造一个更加缤纷多彩的世界。 本课题的目的就是在原有研究的基础上，通过对织物力学性能指标和结构参数的大量 测试实验，探索出能客观反映织物悬垂程度和悬垂形态的参数和改善的测量指标。找到能 显著反映织物悬垂形态的方程式，达到预测悬垂形态的目的，并尝试通过预测方程进行三 维仿真，使人们可以直接看到从抽象的数据中所反映出的具体图像来，更直观的反映出织 物的视觉和美学风格。在纺织企业，悬垂性能的优劣对于面料的选用和开发具有至关重要 的作用，如果能够预测或再现面料和服装的悬垂性能将可以大大提高面料和服装产品的设 计效率。因此，基于指标的织物三维仿真研究是非常重要的。 1 2 织物悬垂性理论研究及进展 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 1 力学领域的研究 早在上世纪3 0 年代，物理学家p e r i c e 2 j 就提出了“织物的手感可以进行测量 这思 想，即标志着利用织物物理力学特性表达织物悬垂性的研究时代的开始。早期对纺织织物 力学特性的研究工作局限于织物变形的研究，而且主要集中于二维的情况，一般在变形研 究中总是将织物看成一个悬臂梁、弯曲环或链。 继p e r i c e 之后，包括g r o s b e r g t 3 1 ，l i n d b e r 9 1 4 1 ，o l o f f s o n 5 1 ，b e b r e t 6 1 ，d o b l b e r g 7 1 ，s k e l t o n 8 】 等许多学者在内，均对织物的弯曲和剪切性能进行了研究。这些研究主要着眼于织物的应 力与应变性能，尤其是非线性应力与应变性能。g r o s b e r g 的研究方法与p e r i c e 的方法基本 相同，但是在g r o s b e r g 的模型中考虑了织物中经纬纱问的摩擦作用，使得该模型与实际织 物更接近。l i n d b e r g 在研究了许多织物的剪切性能及平面和薄板的弯曲性能后得到的结论 是：剪切和平面弯曲这样的简单变形与织物的复杂变形问有着密切的联系。s k e l t o n 指出机 织物的剪切回复性与弯曲回复性，剪切刚度与弯曲刚度间有密切的联系。 早期的研究都局限于织物在经纬方向的平面内及平面外变形，直到c h u l 9 1 等人开发了 基于光电投影原理的f r l 织物悬垂仪，才为研究织物置于某一物体上所形成的特殊悬垂 形态提供了基础。之后，c u s i c k 加】延续了c h u 的工作，c u s i c k 的研究证明了织物悬垂变形 的主要模式为织物弯曲，同时由于织物悬垂伴随有双向弯曲产生，因而不可避免的会有剪 切存在，剪切刚度与悬垂系数有着较高的相关性。值得一提的是，进入7 0 年代k a w a b a t a 等人开发出k f s f 测试系统，它全面给出了包括织物的拉伸、剪切、弯曲、压缩、表面特 性五大性质共1 6 个指标，为研究织物力学性能与悬垂性之间的关系提供了一个很好的标 准。m o r o o l ( a 【1 1 】等人借助k e s f 系统测得的力学量，研究了悬垂系数与力学性能的关系， 并通过多元回归分析的方法，得到了各力学指标与悬垂系数的回归方程。他们的结果表明， 在1 6 种力学指标中，弯曲刚度和重量是影响悬垂系数的决定性因素。 从以上的研究成果来看，对于织物悬垂与织物力学性能关系的研究是在不断逐步完善 的。考虑到织物本身材料的复杂性，一般理论模型都作了很多假设，所以理论模型与实际 织物有很大的偏差。 1 2 2 悬垂性能与结构参数的研究 对于织物结构参数的研究，张宁【1 2 j 、刘晓艳嗍、李湘露【1 4 j 等人做了大量工作，认为 弯曲长度、厚度、平方米重对悬垂性能有影响，尤其是悬垂系数可以用结构参数来线性表 2 浙江理工大学硕士学位论文 达，悬垂系数与减量率、织物经密存在显著负相关，而与织物刚柔性、纬密存在显著 关。 织物结构参数【1 5 l 一般集中在织物经纬密度、平方米重、厚度等；对不同织物之间悬垂 性能的分析一般集中在丝织物、棉织物、大豆蛋白纤维织物、麻织物、毛织物、化纤织物 等等。从研究方法上考虑，主要集中运用方差分析、回归分析等数学手段对织物组织结构 参数进行分析、统计，得到必要的结论。但仅仅考虑悬垂了悬垂程度，而没有考虑悬垂形 态。 1 2 3 织物悬垂的建模方法 从上世纪8 0 年代中后期以来，随着计算机技术的不断进步，在计算机图形学领域内， 对于织物、服装等柔性材料的变形形态仿真模拟逐渐成为研究热点。仿真工作的的基本方 法是建立合适的织物力学结构模型，然后利用力学理论进行推导，从而预测出该织物的悬 垂效果。在过去的2 0 年中，许多数字技术已用于模拟织物的悬垂性能，包括：松弛方法、 弹性变形理论、粒子模型、变形梁单元要领和有限元方法等【1 6 】。用于建立织物模拟仿真模 型的方法很多，这些方法主要可以分为：几何方法、物理方法及综合方法等三种m 。下面 对这三种方法分别加以综述总结。 1 2 3 1 几何方法 。 几何方法是计算机图形学领域的主要建模方法，其方法不考虑面料或服装的物理特 性，而是着眼于其几何外观，用几何方程来描述织物的褶皱和扭曲，采用悬链线、b 样条 插值等方法生成织物变形效果。该方法生成的图形具有逼真的织物视觉效果，但不代表具 体的特定织物。基于几何的织物仿真技术，其优点在于模拟速度快，其生成的图形具有逼 真的织物视觉效果。但由于其仅注重织物的外在表示形式，并不注重反映织物的真实属性， 生成的图形不代表某种特定的织物，不适于工程上应用。 1 2 3 2 物理方法 物理方法是通过构造织物对象的结构力学模型，利用计算机图形方法生成具有某种特 定形态的仿真织物。在建立织物的力学模型时，对于织物这一特殊的材料，将其看作连续 体还是非连续体形成了两种截然不同的观点，从而产生了连续介质模型和非连续模型两种 模型。基于物理方法的织物仿真技术由于卷入了大量的偏微分方程计算和为寻找最小能量 而引入的多步迭代进程，使其在动态仿真模拟中较其它技术费时，但由于基于物理的织物 仿真技术可以直观地表现织物特性的参数，因而在织物的真实感仿真和动画模拟上较其它 3 浙江理工大学硕士学位论文 技术具有更好的仿真效果。 1 2 3 3 综合方法 综合方法是几何方法和物理方法的综合运用。在图形生成或模拟的过程中，先用几何 方法来模拟织物的大致轮廓，再用物理约束和参数条件进行局部结构细化，从而获得逼真、 快速的图形。此法在对褶皱的处理方面特别有效，但它还是受到了几何法缺陷的影响。这 一方面的工作主要包括r u d o m u n ，t a i l l e f e r ，t s o p e l a s ，d h a n d e 等【1 8 】和k u n i i 等1 9 1 。就目前 出现的混合技术来说，还仅仅是初级阶段，他们无论是从织物模拟范围来说，还是从几何 和物理技术来说，都远没有达到人们所预期的目标。 1 2 4 悬垂性评价指标及评价方法 1 2 4 1 悬垂性评价指标 对织物悬垂性能的评价，应包括织物悬垂的程度和悬垂曲面形态两方面。悬垂程度主 要是指织物在悬垂稳定之后其曲面下垂程度的大小。国内学者周坚明【2 0 】、陈黎曦【2 l 】、黄文 瑛2 2 1 、徐军【2 3 】、余序芬幽、郭永平【2 5 1 、郭宇鹏幽等人一致认为悬垂系数是评价织物悬垂 程度的重要指标，也有部分学者提出平面悬垂系数、侧面悬垂系数、悬垂形态比f 2 7 2 引、摺 形系数等也是反映悬垂程度的指标。 ：织物的悬垂形态是指织物在自重作用下形成的优美曲面造型，它能给人以视觉上的美 感。当然，优美的悬垂形态既包涵织物本身的客观物理性质( 如织物的刚柔性，剪切性能、 透气性等) ，而且与个人的主观因素有关。国内外采用表征悬垂形态的指标有多种，常用 形状系数、波纹曲线波长及波高的总均方差值、悬垂凸条数、折角数、悬垂高度、美度形 态要素及悬垂美度、美感系数、活泼率、波纹数等来描述织物的悬垂形态。 各位学者提出的评价指标基本包含了表征程度的悬垂系数和表征形态的各个指标，但 是表征形态的指标命名方式不同，含义却有可能相同，这为后人的研究增添了一些困难， 因此建立一个综合性强的统一标准是必要的。 1 2 4 2 悬垂性评价方法 对织物悬垂性能的评价方法主要有：纯主观的人为评价，测试参数的客观评价和主一 客观相关互补评价。从对织物悬垂评价体系的发展来看，起初主要是以主观评定为主。纯 主观评价，方法简便，但存在不能定量描述与无法排除个人主观心理因素的缺点。纯客观 评价则是建立在按评定标准并用仪器测定出织物物理几何参数的基础上作出的。但由于目 前织物悬垂性评价指标尚不完善，标准制定又依赖于人对事物客观认识，故用纯客观评价 4 浙江理工大学硕士学位论文 方法取代主观评价方法时机尚未成熟。因此采用主一客观相关的评价方法仍是当前较合理 的评价方法。 1 2 5 悬垂性仿真研究 在目前的技术领域中，对于三维仿真的研究仍是个热点，借用三维图形技术可以极 大地提高应用的效果。开发设计一个三维仿真系统所需涉及到的理论和技术是非常庞大和 复杂的，从应用层的角度来考虑，需要有一种方便、有效的手段来实现。目前，国内的企 业、厂家对于c a d c a m 技术的应用已有很好的认识【2 9 】，二维图形的应用己非常普及， 随着技术的提高，逐步向三维图形转换。在纺织行业中，开发一种悬垂形态三维仿真系统 对提高技术和推动行业进步有一定的实际意义。 2 0 0 0 年，郭永平采用基于b p 神经网络的模型，通过织物的力学机械性能来预测织物 的悬垂矢量，通过逐步线性回归和主成分分析的方法对力学指标做了大幅度约减，作为神 经网络的输入，输出为表征织物悬垂的各个指标。通过大量的实验结果来比较神经网络的 预测结果和实际测试结果，表明该预测模型是相当成功的【3 0 】。 2 0 0 7 年，熊力利用多元回归分析的方法，使用s t a t a 数据分析处理软件，分析物理 性能指标对悬垂形态表征量的影响，建立它们之间的回归方程。通过己建立的回归方程， 可以输入欲模拟织物的各项物理性能指标，计算各项悬垂形态表征量，再通过这些表征量 建立悬垂的初始网格，再运用o a v l 数据结构，实现初始网格的l o o p 细分，运用虚拟现 实( v i r t u a lr e a l i t y ) 技术，在计算机上模拟织物悬垂形态的三维效果【3 1 】。 2 0 0 8 年，陈明通过与现有的各主要测量指标进行对比分析，提出了美感指数这一综合 性指标，并认为美感指数与主观经验评判标准更具一致性。并利用悬垂系数、波纹数、匀 称度、三维系数指标，建立了试样悬垂形态的样条曲面数学模型，应用样条曲面在v c + + 平台下进行织物悬垂图像三维重建，应用o p e n g l 技术得到织物悬垂形态的仿真体，获得 了更直观的视觉效果【3 2 】。 可以看出，对织物悬垂性的研究多数学者都是从纯几何的角度出发进行模拟，或者就 织物的力学性能( 诸如弯曲刚度、剪切刚度等等，或者是k e s f 系统的1 6 个力学指标) 与悬 垂性之间的关系进行计算机模拟。一定程度上他们忽略了从纺织应用角度看，织物力学性 能( 织物结构参数、力学性能) 与悬垂形态之间的关系研究，并对此做出全面的计算机模拟 预测。 浙江理工大学硕士学位论文 1 3 论文的主要研究内容与研究成果 论文从织物的力学性能分析入手，分析了影响织物悬垂形态的主要力学性能指标和结 构参数，建立了悬垂形态与力学性能指标的预测表达式，实现了织物悬垂性的计算机仿真 预测，为悬垂性研究、软件开发提供了理论基础，为企业来样分析、生产加工节省了人力 物力。主要研究内容如下： ( 1 ) 研究分析织物悬垂形态产生不稳定性的原因，提出改善不稳定因素的测试方法。 ( 2 ) 通过主因子分析方法从反映织物悬垂形态的9 个指标中提取尽量少的主因子，并能 反映织物的悬垂形态所包含的信息，力求得到评价悬垂形态的综合性指标。 ( 3 ) 利用线性回归方法研究织物力学性能指标与悬垂形态之间的内在关系，尝试建立基 于力学性能指标的悬垂形态预测方程，并寻求织物悬垂形态与织物力学性能间的关系。 ( 4 ) 在悬垂形态仿真研究的基础上，通过o p e n g l 三维图像处理系统的应用，从而实现 悬垂形态外观仿真，并且设计、开发了悬垂性能仿真软件的系统框架，所开发的软件流程 清晰，结构合理，程序简捷，仿真效果较好、适用性强。软件功能如图1 1 所示。 图1 1 悬垂形态预测系统流程图 6 浙江理工大学硕士学位论文 第二章织物力学性能指标与悬垂形态关系研究 服饰的曲面造型性( 即服饰所表现的曲面是否圆滑流畅，外观轮廓是否合体) 及光泽变 化( 服饰均匀细腻的褶涧所表现的层次感和韵律感) 等重要的表现性质都一定程度的体现在 织物悬垂形态美观性上，悬垂程度的大小不能合适的表达悬垂形态的好坏。织物的悬垂形 态是织物因自重而下垂形成的平滑和曲率均匀的曲面形态，能直接刺激人的视觉器官，引 起人们的生理和心理的反映，是影响织物服用外观效果的一个关键因素。因此，悬垂形态 作为一种视觉风格和美学风格来说，必须从织物悬垂的三维形态去考虑。本章将对织物力 学性能参数、结构参数与其悬垂形态指标参数之间关系的进行研究，找到影响织物悬垂形 态的主要因素，尝试建立织物的悬垂形态与力学性能指标参数问的定量关系式，为织物悬 垂性能的预测研究提供理论基础。 2 1 实验准备 2 1 1 实验材料 织物本身的性能与所用的纤维及纱线的性质有关，也和织物本身的结构特征有关。当 所用纤维及纱线性质不同时，往往会给织物力学性质带来很大的差异。织物是纤维和纱线 的最后制品，各项力学性能的好坏直接影响制品的服用性能。即织物的原料、纱线和织物 结构的差异，都反映了织物力学性能的变化，而力学性能的改变直接影响到织物的悬垂性 能。关于织物的原料、纱线和织物结构对织物力学性能影响关系，已有大量的前人研究， 本论文着重讨论的织物力学性能指标与悬垂形态的关系，因此，试样的选择上，主要考虑 试样的力学性能差异和织物悬垂形态的差异。 本实验以轻薄织物为研究对象，其中包含涤纶织物、纯棉织物、丝绸，不含复杂组织， 仅为平纹，斜纹，缎纹基本三元组织。织物厚度、平方米重、抗弯刚度等指标都在温度为 2 0 - 士2 ，相对湿度6 5 士2 的条件下放置2 4 小时后进行测试，均按照中华人民共和国纺 织行业标准f z 6 5 0 0 1 19 9 9 ) ) 进行测试取值。 所选取的部分织物规格如表2 1 所示，实验所用全部试样数据见附录一： 7 浙江理工大学硕士学位论文 表2 1 所选织物规格 编号 组织结构 经向细度t e x 纬向署恻1 0 纬c m 向 厚度m m 重平方g m 米2 12 2 右斜4 0 4 5 4 9 7 93 4 8 2 5 20 6 62 6 2 3 8 4 1 1 右斜 1 3 右斜 平纹 平纹 平纹 平纹 2 2 左斜 平纹 5 枚2 飞经缎 平纹 2 2 右斜 2 2 右斜 平纹 平纹 l 2 右斜 1 2 右斜 平纹 平纹 3 3 左斜 6 1 7 3 7 4 2 1 9 2 3 1 3 4 9 1 0 0 4 4 1 4 9 4 3 9 3 2 4 7 4 4 2 7 3 6 9 7 2 2 0 8 2 4 8 5 9 4 6 2 7 1 l 4 8 o o 2 1 8 1 2 3 2 2 8 2 5 5 1 9 0 l 9 1 7 2 6 0 8 1 8 3 l 1 3 4 3 9 5 3 3 3 3 7 4 1 6 7 2 5 6 3 1 2 0 1 4 4 0 9 2 3 1 3 2 7 2 9 3 2 3 8 2 7 9 2 4 2 1 5 2 1 7 8 3 7 6 l 9 3 4 0 3 6 8 7 9 0 4 5 8 8 8 6 8 4 5 0 4 4 0 2 4 0 3 5 6 3 2 2 1 0 6 4 2 7 8 4 4 4 4 7 0 8 9 2 3 3 8 4 4 4 4 9 6 8 5 6 1 2 2 4 7 2 4 0 0 4 1 2 4 3 6 3 0 2 3 4 8 1 8 0 2 9 6 2 9 8 3 5 4 2 6 2 3 8 0 3 0 4 3 6 0 3 0 6 3 3 8 4 1 2 2 1 6 1 1 0 3 0 6 0 1 6 o 5 7 o 6 2 0 2 3 o 2 0 o 5 7 0 7 3 o 2 7 0 2 4 0 5 6 0 6 4 0 5 7 0 4 8 0 4 4 0 5 6 0 5 4 0 7 0 0 6 0 0 6 0 1 0 8 8 5 3 2 5 3 4 2 4 3 6 9 9 8 7 7 5 4 2 0 5 1 4 2 8 4 7 1 6 1 0 8 8 4 9 8 2 1 6 5 1 8 5 6 4 1 9 9 3 4 2 1 6 7 6 1 7 6 3 6 3 5 4 6 2 1 9 8 9 2 3 5 0 6 4 2 0 8 8 2 2 1 0 2 4 2 1 2 测试指标与方法简介 2 1 2 1 力学性能指标 ( 1 ) 交织阻力3 3 l 测试仪器：y g 0 6 5 电子织物强力仪。 测试指标：经向交织阻力、纬向交织阻力。 计算公式：经、纬向交织阻力p ( n ) yp p = - - ! 一 疗 式中：尸m 。一各块试样的最大交织阻力；甩一试验次数 ( 2 ) 抗弯刚度 测试仪器：f a s t - 2 弯曲性测试仪 测试指标：经向抗弯刚度、纬向抗弯刚度。 计算公式：抗弯刚度b ，单位u n m 。 8 2 - ( 1 ) 2 3 4 5 6 7 8 9 m n 佗b h b m 体侈加 浙江理工大学硕士学位论文 b - - - w x c 3 x 9 8 l 1 0 。6 式中：f 卜单位面积织物重量( g m 2 ) ；c l 弯曲长度( r a m ) ( 3 ) 剪切刚度 测试仪器：f a s t - 3 延伸性测试仪 计算公式：剪切刚度g ，单位n m g ：堕 e b 5 式中：耶5 一斜向延伸性( ) ( 4 ) 组织结构 织物组织浮长系数k 的计算方法【3 4 】 k 由组织结构确定，用来表征经纬交织次数的多少，取平纹织物的k 为l ，其他组织的 k 值则相对于平纹用分数表示，其算法为： k = 万s 2 - ( 4 ) d 式中：江织物单位组织循环中沿经沙方向经纬沙的交错次数；z r - - 平纹织物相应组织循环 中沿经纱方向经纬沙的交错次数。 。 如对2 2 斜纹组织，k = l 2 ； ， 若织物单位组织循环数为奇数，为便于比较，把经、纬纱循环数乘以2 再计算，如1 2 斜纹，取( 1 + 2 ) x 2 = 6 为经纱循环数，则k = 2 3 ； 如果所选组织循环中每根经纱上的经纬交错次数不相等( 组织图参见图2 1 ) ，k 取平均 值，虽1 ( 1 3 x 4 + 2 3 x 2 + 2 3 x 2 ) 8 = 1 2 ，常见组织的k 值见表2 2 图2 1 组织图 表2 2织物组织与k 之间的关系 2 1 2 2 悬垂程度指标 测试仪器：y g 8 1 l 悬垂测试仪。 9 浙江理工大学硕士学位论文 测试指标：悬垂系数。 计算公式： 肛l - 。c h - 糟1 0 0 ( )2 ( 5 ) 式中：，一悬垂系数；d c f f - - h a m b u r g e r 悬垂系数；a o 一支持圆台面积；a l 试样原 面积；a ，一悬垂试样投影面积。 f 值越大，表示悬垂性越好。在本测试系统中，悬垂系数计算公式采用式2 ( 5 ) 。 2 1 2 3 悬垂形态指标测试与简介 测试仪器：y g 8 1 1 悬垂测试仪、织物悬垂三维形态测试与模拟系统 测试指标：波纹数，平均峰顶高、峰宽、夹角、谷高，夹角、峰宽、峰高、谷高 不匀率【35 1 。 各指标的含义如下： ( 1 ) 波纹数( n ) 它是指织物悬垂时所形成的波纹凸条数。波纹数越多，波纹越均匀，说明悬垂性越好。 一般认为，民用服装，波纹数达到6 才算美。而舞台帷幕、裙料等织物则波纹数应达7 8 以 上。结构均匀、刚柔适中、弹性好、平方米重量较大的织物，例如金丝绒i 纯毛凡立丁等 织物，都具有较多而均匀的波纹 3 6 1 。 ( 2 ) 峰高、峰宽、波峰夹角 波峰夹角：相邻两个波峰之间的角度。波峰高度：一个峰顶到相邻两个峰谷的平均高 度间的距离来表示峰高。如图2 2 所示。 。( 3 ) 各个指标的表达式 夹角不匀率系数痧： 相邻峰谷的平均高度 图2 2 关于夹角、峰高、峰宽的表达 l o 浙江理工大学硕士学位论文 5 0 0 0 5 0 0 0 6 5 0 0 5 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 5 5 0 0 5 0 0 0 6 5 0 0 6 0 0 0 5 0 0 0 5 5 0 0 6 0 0 0 5 5 0 0 6 0 0 0 5 5 0 0 5 5 0 0 6 0 0 0 5 0 0 0 7 2 0 0 0 7 2 0 0 0 5 5 3 8 5 7 2 0 0 0 7 2 0 0 0 6 0 0 0 0 6 5 4 5 5 7 2 0 0 0 5 5 3 8 5 6 0 0 0 0 7 2 0 0 0 6 5 4 5 5 6 0 0 0 0 6 5 4 5 5 6 0 0 0 0 6 5 4 5 5 6 5 4 5 5 6 0 0 0 0 7 2 0 0 0 4 1 9 2 5 0 2 8 5 6 5 2 4 8 0 1 7 7 6 6 5 0 4 l 4 7 9 2 3 8 1 6 6 1 6 8 5 3 4 7 3 8 6 9 5 8 0 6 4 9 5 7 5 3 7 7 4 8 6 9 7 4 3 7 5 9 1 8 8 3 9 9 5 5 7 2 3 3 0 7 0 3 5 6 7 8 2 9 7 7 1 3 2 0 1 9 2 2 4 8 6 2 0 7 9 4 3 1 9 0 0 3 1 6 7 0 2 6 0 7 3 3 0 7 8 3 3 6 1 8 2 2 2 9 0 4 3 1 2 7 3 2 4 2 3 4 2 9 0 0 7 2 6 2 1 7 2 5 6 9 6 1 9 1 2 4 3 1 5 8 2 5 5 0 1 6 3 0 5 6 1 0 6 6 6 6 5 1 2 6 3 3 9 1 5 8 5 8 0 7 6 3 4 1 1 0 1 1 6 7 3 2 7 5 8 2 3 9 9 8 2 6 7 1 5 9 3 0 1 7 7 2 4 1 2 7 3 4 9 6 6 9 1 2 8 9 7 7 5 1 2 6 0 3 1 3 6 2 5