[发明专利]一种基于Texgen纬编织物模型的三维模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及织物模型的建立，具体为采用TexGen软件对纬编针织物进行三维仿真，属于计算机图形学领域。

背景技术

随着计算机技术的发展，电子计算机技术在纺织行业的应用也越来越多，而对织物的三维模拟仿真研究也吸引了越来越多的学者和专家的注意。对织物的三维仿真不仅可以直观的反应微观几何结构、三维空间形态和纱线间的交织、嵌套关系，还可以用于及产品的设计等方面。同时，织物的三维模拟仿真还可以与有限元模拟相结合，可以预测织物的各种物理、机械性能等。此外，织物的三维模拟仿真也可以作为复合材料性能有限元分析的增强结构模型，合理的模型建立是后续研究的基础，可为后续研究提供充足的前期准备。

早在1999年，克劳斯·哈特等人就发明提供了根据纱线参数和织物参数模拟纱线和织物的方法、系统和计算机程序(CN1211319)。纱线参数可以直接从实际纱线确定。织物参数可以由用户定义。实际纱线通过使用位置和取向矢量来模拟，理想织物通过使用部分基于实际纱线数据的位置矢量来模拟。实际纱线纱线模型和理想纱线织物模型可以组合，以建立可以视觉显示的实际纱线织物模型以模拟由纱线制成的织物。2015年王醒策等人公开了基于弹簧模型的球B样条编针织物形变仿真的方法(CN104679958A)发明对基于球B样条构造的编针织物进行形变仿真，球B样条是通过定义一系列的控制点、控制点所在的控制半径以及和这些控制点相联系的B样条曲线来表现2D绘画和3D绘画，操作时，基于胡克定律在编针织物的各个线圈之间建立弹簧模型，通过改变球B样条曲线控制点和其对应的厚度可以实现编针织物精确的形变并且提高了存储和传输的效率。本发明的优点是：纬编针织物的计算机三维模拟采用参数化的方法，方便用户交互操作，使用更少的数据在计算机中能真实地模拟编针织物形变模型并达到了很好的模拟效果，为编针织物在CAD系统中的形变仿真提供一种新的思路方法。

CAD、Pro/ENGINEER等建模软件均可实现针织物模型的建立，但需建模人员对软件的基本操作、建模方法等有一定程度的了解和操作熟练程度，并对针织线圈有充分的理解和掌握才能建造出针织物模型；本专利基于Texgen建模原理，通过选择合适的型值点和曲线插值函数，得到织物最小基本单元，然后将基本单元按照需求进行沿纵、横向阵列排布，得到纬平针织物模型，从而提供一种较简单的建立纬平针织物模型的方法，所建模型可以实现在三维空间内对织物结构进行视图观察，亦可作为有限元分析模型进行后续的有限元分析研究。

发明内容

针对现有纬编针织物三维仿真的不足，本发明拟解决的技术问题是提供一种基于Texgen纬编织物模型的三维模拟方法，所述的模拟方法具有方便、快捷、简单等特点，模拟成型的线圈与实际线圈较为逼近，能达到模拟实际线圈的作用，可作为有限元分析模型进行后续的有限元分析研究和日后纬编针织物及复合材料的力学性能的模拟的基础。

本发明解决所述的纬编针织物三维仿真技术问题的技术方案是：采用TexGen软件对纬编针织物进行三维仿真。基于TexGen的建模原理，先确定最小重复单元线圈及单元线圈的三维空间形态，并确定最小单元上的型值点的个数，通过选择合适的样条插值的方法获得纱线长度方向的三维中心线，然后通过扫掠二维的横截面，再沿纵、横向对最小单元进行阵列的方法获得纬编针织物中纱线的三维几何模型；

所述的基于Texgen纬编织物模型的三维模拟方法，其特征在于结合Pierce线圈模型和B样条线圈模型的特点，在尽量满足线圈模型与实际织物线圈结构相逼近的情况下，克服线圈间相互嵌入的问题，提供一种采用TexGen建立纬编针织物的方法

所述的基于Texgen纬编织物模型的三维模拟方法，其特征在于所述的确定最小重复单元线圈及单元线圈的三维空间形态。

所述的基于Texgen纬编织物模型的三维模拟方法，其特征在于所述的确定最小单元上的型值点的个数为15个。

所述的基于Texgen纬编织物模型的三维模拟方法，其特征在于所述的选择合适的样条插值的方法三次周期样条插值获得纱线长度方向的三维中心线。

本发明模拟的纬编织物模型的三维模拟方法，方法中设计了最小重复单元线圈及单元线圈的三维空间形态，以及模拟中最小单元上的型值点的个数。本发明纬编织物模型的三维模拟方法的优势在于两方面，一是方便快捷，能在最短的时间内，模拟出理想的纬编针织物的线圈模型；二是模拟线圈与实际线圈较为接近，能真正模拟真实线圈的形态和受力状况；

附图说明