地毯簇绒过程的工艺性很强,其原理是:簇绒织针在刀、钩的精确配合下上下往复运动,将绒纱植入编织类底布或非织造布类底布上。簇绒织针刺入底布是高速的动态过程,底布作为柔性体在织针穿刺作用下会发生弹、塑性变形及破坏,因此织针与底布的耦合特性研究是簇绒工艺分析中很重要的部分。但由于织针与底布在簇绒过程中的动态变化很难通过实验进行观测,因此本文以DHGN801D-200型簇绒机中所使用的织针与底布的耦合系统为研究对象,采用数值仿真方法对簇绒过程中织针与底布的耦合特性进行了研究,并设计实验对仿真结果进行验证。论文主要的研究内容包括:1.织针与底布的耦合建模。在Solidworks建模软件中,对德国格罗茨公司1/10针排的地毯簇绒织针及底布进行建模。其中,底布包括聚丙烯编织布以及热粘合与点粘合两个类型的非织造布底布。通过拉伸及顶破试验,分别测试聚丙烯编织底布与非织造底布的力学性能,建立材料的力学模型。2.织针-底布耦合系统的动态有限元分析。在ABAQUS有限元分析软件中,建立底布的损伤演化规律及失效模型。在ABAQUS/Explicit显式分析环境下计算模拟织针穿刺底布的动态过程。利用有限元仿真结果分析织针受力及穿刺过程中底布的动态变形破坏。对比不同底布、不同穿刺速度以及针排穿刺情况下穿刺力的不同。其中,非织造布对织针的作用力大于聚丙烯编织布,速度增大有助于减少穿刺力。3.建立传感器测试系统,对簇绒过程进行动态监测,得出簇绒过程中织针受力曲线,并与有限元分析结果对比,得出有限元法仿真织针与底布的耦合特性的可靠及有效性。