[发明专利]一种基于纤维在纱条中排列的罗拉牵伸模拟方法

说明书

本发明涉及一种基于纤维在纱条中排列的罗拉牵伸模拟方法，其中包括以下步骤：以后罗拉钳口线为纱条头端生成牵伸前纤维在纱条中的随机排列并计算牵伸前纱条条干不匀；根据纤维变速点分布随机生成每根纤维的变速点位置并模拟每根纤维变速前的运动；确定牵伸时间、并模拟每根纤维变速后的运动；生成牵伸后纤维在纱条中的新排列并计算牵伸后纱条条干不匀，通过比较牵伸前后纤维在纱条中的排列变化及纱条不匀的变化来分析牵伸效果，优化牵伸工艺。本发明将纤维排列引入到牵伸模拟中，更直观地反映出牵伸过程中每根纤维的运动，通过对牵伸前后纱条中纤维排列变化及纱条不匀的变化进行比较分析，可以更直观地判断牵伸效果，从而能够对牵伸工艺进行优化。

技术领域

本发明属纺纱加工智能化中纺纱过程模拟技术领域，特别是涉及一种基于纤维在纱条中排列的罗拉牵伸模拟方法。

背景技术

纺纱是将具有一定几何特征(长度与细度)的纤维从杂乱无章的状态加工变为纵向有序排列纤维集合体的过程。而在纺纱过程中，纤维的在纱条中的排列变化主要依赖于牵伸工艺。若能够根据喂入纱条中的纤维排列，以及不同牵伸工艺下的变速点分布，模拟纤维在牵伸过程中的运动，就可以掌握其牵伸后纤维在纱条中排列的变化，判断牵伸工艺的合理程度，优化牵伸工艺设置，这将为实现牵伸加工的智能化提供基础。

目前，很多学者在理论上研究了牵伸过程并模拟了牵伸区中纤维的运动。《牵伸区浮游纤维动态行为的随机模拟》中对简单罗拉牵伸进行了模拟，并得到了纱条牵伸过程中的变细曲线以及前罗拉钳口处纱条截面纤维根数不匀。《Discrete-event simulationmodel of roll-drafting process》中根据离散事件建立了罗拉牵伸的仿真模型，但其采用距离等效运动时间的方法并不能真正反映罗拉牵伸过程中纤维的运动规律。之后，《Study on the fiber distribution in a drafting zone》中也利用离散事件模拟了纱条的罗拉牵伸过程，并分析了纱条中截面纤维根数不匀的变化以及牵伸过程中纱条的变细曲线。尽管他们的模型能够反映牵伸过程中纱条整体的变化，但它们不能反映各根纤维的状态变化，而且他们研究的都是纱条截面纤维根数的变化及其不匀的变化，并没有考虑牵伸造成的纱条短片段不匀。

另外，关于纤维在纱条中的排列的研究已经建立了很多模型，其中《Simulationon fiber random arrangement in the yarn》给出一种随机模拟纤维在纱条中排列的方法，并给出了根据纤维排列计算纱条极限不匀的方法，这为我们将纤维在纱条中的排列与牵伸模拟的结合分析奠定了基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于纤维在纱条中排列的罗拉牵伸模拟方法，将牵伸过程中每根纤维在纱条中的运动模拟出，从而得到牵伸后纤维在纱条中的新排列，通过比较牵伸前后纤维在纱条中的排列变化及牵伸引起纱条均匀度的变化来评判牵伸效果，并优化牵伸工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于纤维在纱条中排列的罗拉牵伸模拟方法，其中包括以下步骤：

(a)以后罗拉钳口线为纱条头端生成牵伸前纤维在纱条中的随机排列并计算牵伸前纱条条干不匀；

(b)根据纤维变速点分布随机生成每根纤维的变速点位置并模拟每根纤维变速前的运动；

(c)确定牵伸时间、并模拟每根纤维变速后的运动；

(d)生成牵伸后纤维在纱条中的新排列并计算牵伸后纱条条干不匀，通过比较牵伸前后纤维在纱条中的排列变化及纱条不匀的变化来分析牵伸效果，优化牵伸工艺。

本发明的进一步技术方案是，所述步骤(a)中，所述纤维头端的生成是通过MonteCarlo方法随机生成，其中纤维头端在给定的纱条长度内呈均匀分布，将生成的每个纤维头端按给定的纤维长度向右延伸，即可得到牵伸前纱条中纤维的随机排列，且其中给定长度纱条中纤维根数是由公式(8)计算：