衣冠济楚,清新雅丽代表了自古人们对服饰的追求。织物风格现已成为评价服装织物的穿着美感与舒适性和织物用途以及市场价值中最为重要和经典的量度。优质风格的织物研发与织物风格的定量化表征是纺织科学与技术学科领域面对的基本问题,也是该学科领域所追求的基本目标之一。国内外对织物风格及相关力学理论、评价方法和测试仪器进行了许多的研究,取得了一定进展,但现有测试方法和仪器,大多主要以单项性能测试或多次测量多指标输出的测试方法为主,存在仪器成本高,系统误差大,测试过程复杂等缺点。我国作为纺织生产和贸易大国,仍然缺乏一套成熟的评价系统和统一的织物风格评价标准,同时考虑到“一带一路”战略对推进纺织品贸易展现出的卓越魅力和前景,我国急需研发一套完善的织物风格测试系统。本课题基于单次测量多指标输出的测量理念,采用准三点梁结构下的抽拔测试方法构造织物复杂的风格形变,并围绕抽拔测试所得的抽拔力—位移曲线展开研究,通过分析抽拔过程中织物试样的主要形变特点以及抽拔力—位移曲线的模式特征,将整个抽拔过程划分为空程阶段和称重、弯曲、摩擦以及拉伸等五个特征阶段,并通过加装测厚装置实现了试样拉伸状态下厚度及厚度应变的原位表征;借助材料力学理论和方法,针对抽拔过程中织物多重力学性能复合作用的特点,对各特征阶段准静态下的织物及其微单元体的受力和力矩情况进行分析,并围绕综合手感评价系统(CHES-FY)的抽拔测试过程中织物试样与测试系统间的力学交互作用展开数理建模研究。借助变分理论解决称重阶段试样悬挂轨迹方程的计算问题,并根据试样重力和所受抽拔力的平衡关系,在考虑试样质量和弯曲刚度影响的情况下,建立称重阶段理论模型;通过将非接触段试样看作悬臂梁模型研究了弯曲特征阶段试样的受力和力矩情况,为纳入更为丰富的力学要素,提取了试样微单元体进行受力和力矩分析,建立了准三点梁结构下的弯曲理论模型;借助弯曲阶段分析结果进而对摩擦特征阶段进行试样形态和受力分析,在考虑试样弯曲刚度影响的情况下建立摩擦理论模型;拉伸特征阶段在考虑了试样弯曲、摩擦影响的前提下,将拉伸作用下试样的面外泊松效应纳入理论模型,通过构建试样理论长度和几何长度的等价关系,建立拉伸理论模型以实现对摩擦、弯曲以及泊松比等性质参数的分离和解析,并且通过实测曲线和理论曲线对比验证了理论模型的有效性。基于称重、弯曲、摩擦和拉伸以及面外泊松比的理论模型,通过控制试样性质参数(包括弯曲刚度、摩擦系数、拉伸模量和泊松比等)的变化,围绕CHES-FY系统抽拔测试过程各阶段的力学因素及各力学要素对曲线的影响水平展开研究,旨在分离各特征阶段抽拔力所包含的主要影响因子,解析测试过程中各阶段抽拔力各成分的主要作用及所占比重,分析和预测主要力学因素对曲线特征值的作用规律,结合理论和实验结果得到如下结论:(1)织物平方米克重的理论预测结果与电子天平的实测结果的线性拟合的判定系数R~2达0.983,拟合结果的精度校验说明在0.95的置信度下理论预测所得的织物平方米克重结果与织物实际克重间的误差不超过15.03g/m~2,因此考虑了试样弯曲刚度的称重理论模型可以很好地表达称重特征阶段抽拔力特征。在此基础上,借助服用织物的弯曲刚度和克重的一般取值范围,分析了抽拔力对弯曲刚度和试样单位长度质量变化的敏感性。结果表明,在CHES-FY系统的称重测试阶段,服用织物的质量差异对抽拔力的测量值起主要影响。通过实验验证进一步说明了试样质量和弯曲刚度是称重阶段影响抽拔力的两个主要力学因素,且抽拔力对织物质量的变化较弯曲刚度变化更为敏感,在使用抽拔测试方法进行织物风格的综合评价中,抽拔针所测的平均称重力M_f可以作为评价织物克重的一个有效指标。(2)根据试样摩擦性能和延伸性能对弯曲特征阶段影响的分析以及理论曲线模拟结果的探讨,发现将试样摩擦系数(μ=0.27)纳入理论模型后,弯曲曲线的特征值显著增大(弯曲功最大变化率达27%)。因此试样与双压针间摩擦是弯曲特征阶段的一个主要影响因素。通过变化模型的摩擦系数μ值分别进行弯曲曲线模拟,发现随着摩擦系数的增加,弯曲曲线特征值都呈增大趋势,弯曲斜率变化呈现典型的三个阶段,在弯曲刚度为0.15cN·cm和0.05cN·cm时,随着试样摩擦系数由0.2变为0.3,弯曲斜率增长率分别为6.4%和6.9%,因此,基于穿着用织物的摩擦系数一般在0.2~0.3之间的实际情况,在利用CHES-FY系统进行试样弯曲性质表征时,可以通过合理假定试样摩擦系数,借助弯曲理论模型对摩擦影响进行消减。对比0.15cN·cm和0.05cN·cm弯曲刚度下的曲线模拟结果显示,减小试样弯曲刚度会增大摩擦引入的弯曲功和最大弯曲力误差,但通过模型分析表明试样可延伸性对弯曲过程的影响微小,当拉伸弹性常数大于50cN/cm%时,试样因轴向应变引起的曲线特征值变化率不超过4%,因此可以忽略弯曲特征阶段试样伸长对测量结果的影响。(3)通过分析试样摩擦和弯曲耦合的影响和仅考虑试样摩擦影响的两种情况,分别进行摩擦阶段理论曲线模拟,并讨论变化弯曲刚度对摩擦力—位移曲线的影响,结果表明,试样弯曲刚度对摩擦曲线影响较大(弯曲刚度由0变为0.15cN·cm,曲线平均摩擦力值增大达3倍以上),且随着弯曲刚度增大,曲线的平均摩擦力呈上升趋势,说明摩擦特征阶段的摩擦力—位移曲线是试样摩擦和弯曲性能复合作用的结果。在弯曲刚度处于0~0.4cN·cm时,弯曲刚度和平均摩擦力间体现了近似的线性相关性。弯曲刚度由0开始每增大0.02 cN·cm,初始段平均摩擦力的变化率达20%,之后逐渐减小;当弯曲刚度超过0.2cN·cm后,平均摩擦力变化率降到10%以下,可见弯曲刚度直接影响摩擦力—位移曲线。(4)拉伸理论模型考虑了试样的摩擦、弯曲以及面外泊松比等因素,通过参考实验试样的性质参数对4种情况下的拉伸理论曲线进行模拟,结果显示试样弯曲和摩擦性质是影响拉伸测试结果的两个重要因素。考虑试样弯曲刚度和表面摩擦系数后,理论曲线斜率明显增大(增长率大于50%);然而,泊松比对模拟结果的影响较小(设定泊松比由0变为1时,拉伸阶段曲线特征值最大变化率不超过0.7%),因此可以忽略泊松比的影响。通过探讨合力与轴线夹角?和测试针半径与试样半厚度比值k两个弯曲因子与抽拔针和双压针直径的关系发现,试样弯曲刚度对拉伸阶段抽拔力—位移曲线的影响很大程度上依赖于抽拔针与双压针的直径。模型研究还发现,增大试样的拉伸弹性常数时,试样摩擦系数对拉伸曲线的影响会更加显著。同时借助拉伸特征阶段可以进行试样厚度和面外泊松比的表征,厚度测试结果表明CHES-FY系统与通用织物测厚仪测得的织物厚度具有很好的线性相关性(R=0.99),且织物的厚度形变和轴向应变关系曲线呈现非线性关系,并分为典型的三段,每一段近似于线性关系,可分段提取并分析织物的面外泊松比。以抽拔力—位移曲线的理论和实验研究结果为基础,开展了织物硬挺度的评价研究。通过对硬挺度的分析给出了弯曲硬挺度、摩擦粗糙度和拉伸松紧度三个基本风格属性,在此基础上进行相应风格的主观评价研究。采用均值、方差、相关性分析以及Kendall协调系数W对主观评级进行分析,结果表明所采用的六位评估者的评级结果间具有较好的一致性,主观平均评级结果能够反映人们对织物风格的一般感觉。基于抽拔测试的各特征阶段的织物主形变特征和力学要素的研究结果,对织物试样的测试曲线进行靶向性的特征提取,在此基础上通过多元逐步回归方法并结合方差分析和t假设检验对备选指标进一步筛选,建立了织物硬挺度的三个评级模型,并通过一组独立试样实验进行模型检验,结果发现三个风格评级模型的预测结果与主观评级结果间等级偏差均小于1,相对误差最大不超过30%,说明预测结果与主观评级具有较好的一致性。线性拟合的判定系数R~2分别高达0.981、0.992和0.986,表明模型预测结果跟主观评级结果具有很好地线性相关性,较低的均方根误差值进一步说明了模型预测结果与主观评级的一致性。评级模型的敏感性分析发现,CHES-FY系统能够很好地区分等离子体射流处理前后的织物硬挺风格属性,并且能够反映出混纺比变化对织物手感属性的影响。该结果验证了CHES-FY系统结合建立的模型对西服机织面料风格评价的有效性和实用性。