密度非均匀分布纬编针织物的变形预测及仿真研究

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为满足针织物的设计样式和功能的多样化需求,纬编针织物成品往往是由不同密度(横密、纵密)的纬编组织结合而成。如针织护膝、针织防晒袖等贴身衣物,需设计成密度非均匀变化的样式来适应人的肢体曲线。当织物的密度分布不均匀时,织物成品的线圈会发生一定程度的变形。本文对不同密度的纬编针织物组织结合时织物发生的变形进行预测及模拟研究,并应用互联网技术,开发相应的web端纬编针织物设计与变形仿真系统,该系统可以直观预测密度非均匀分布纬编针织物成品变形效果,减少了织物打样次数,具有一定的实用价值。本文针对密度非均匀分布的纬编针织物变形模拟研究,首先介绍了纬编针织物的几何结构、密度等几何参数以及弹簧-质点模型,为线圈建模和织物变形仿真提供数据支持和理论依据,确定了基于弹簧-质点模型的针织物变形仿真研究方法;为了开发相应的web端纬编针织物设计与变形仿真系统,首先分析了系统的功能需求并据此设计了系统的五大功能模块和整体架构,其中该系统的仿真模块是基于该变形仿真模拟方法实现的。其次,本文基于弹簧-质点模型对纬编针织物的二维网格的变形进行研究。利用弹簧-质点模型将纬编针织物抽象成由质点和弹簧构成的二维网格;在织物结构意匠图的基础上提出织物密度分布图,用织物密度分布图来表示密度非均匀分布纬编针织物,并将织物密度分布图进行数字化处理以便于计算机读取,结合织物密度分布图和各个密度组织实际圈高、圈距来确定织物的弹簧-质点模型初始状态;对织物二维网格中的质点进行受力分析并建立力学微分方程,利用Verlet数值积分方法求解方程获得质点新的位置和速度,形成变形的二维网格,该变形网格代表了织物的变形趋势。再次,进行纱线级的纬编针织物变形模拟。基于织物二维网格中的四边形单元格来选取控制顶点,构建线圈的NURBS曲线,并建立四边形单元格的质点和NURBS曲线的控制顶点之间的数学关系式,四边形单元格和纱线级线圈构成网格-线圈模型;将网格-线圈模型应用到织物变形网格中,即用NURBS曲线取代二维网格中四边形单元格,将织物变形网格转换成纱线级的织物变形仿真图;为了验证本文方法的可靠性,将真实针织物与对应的织物变形仿真图进行比较,分析仿真效果。最后,针对密度非均匀分布的纬编针织物,利用Vue.js、Element UI、SVG、Express.js等互联网技术开发匹配的web端纬编针织物设计与仿真系统,其中系统的仿真模块是基于织物变形模拟方法实现的。该系统是一个基于前后端分离的web单页面应用系统。本文针对密度非均匀分布的纬编针织物,基于弹簧-质点模型对织物进行变形预测及仿真研究,本文的变形模拟方法,为密度非均匀分布的纬编针织物变形研究提供了一种解决思路;并利用互联网技术开发了相应的web端纬编针织物设计与变形仿真系统,其中系统的仿真模块是基于此变形仿真研究方法实现的,该系统提供了直观预测密度非均匀分布纬编针织物成品变形效果和在线设计的服务,能减少织物打样次数、缩短生产周期,节省物料、人力,极大地提高了织物生产效率,具有重要的现实意义。
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