[发明专利]一种平纹机织物的三维模拟方法

权利要求书

1.一种平纹机织物的三维模拟方法，其特征在于，基于Pierce理论模型和平纹机织物的SEM图，采用数学建模方法分别建立纱线截面模型、纱线中心线模型以及截面纤维分布模型；在上述纱线截面模型、纱线中心线模型和截面纤维分布模型的基础上，采用三维建模软件建立单根平纹机织物纤维的三维模型，再通过装配得到单胞纱线三维模型；在上述单胞纱线三维模型的基础上，依据平纹机织物的纱线交织规律装配得到平纹机织物三维模型；具体按照以下步骤实施：

步骤1、采用电子显微镜得到相邻纱线的间距，再通过角度测量仪器测出纱线的交织角，通过图像分析软件测量出纱线中心线的宽度、厚度以及纱线中心线形态的屈曲波高，依据纱线中心线的宽度、厚度以及纱线中心线形态的屈曲波高建立平纹机织物纱线中心线模型的计算公式；

步骤2、基于Pierce理论和平纹机织物的SEM图，通过图像分析软件测量出纱线截面的宽度和高度，依据纱线截面的宽度和高度建立平纹机织物纱线截面模型的计算公式；

步骤3、采用电子显微镜得到平纹机织物的SEM图，通过图像分析软件测量出平纹机织物纤维的直径，纤维在纱线截面内以半径相等的圆按层分布，同一层的纤维的圆心分布在一条曲线上；依据平纹机织物纤维的直径建立平纹机织物截面纤维分布模型的计算公式；

步骤4、在上述步骤的基础上采用三维建模软件构建经纬向纤维中心线的二维草图，再扫描得到单根平纹机织物纤维的三维模型，再通过装配得到单胞纱线三维模型；

步骤5、在上述单胞纱线三维模型的基础上，依据平纹机织物的纱线交织规律装配得到平纹机织物三维模型。

2.根据权利要求1所述的一种平纹机织物的三维模拟方法，其特征在于，所述步骤1中的纱线中心线模型的计算公式如下：

其中，y表示纱线中心线高度，x表示纱线中心线宽度，h表示纱线中心线形态的屈曲波高，X_j表示经纱纱线中心线的宽度。

3.根据权利要求1所述的一种平纹机织物的三维模拟方法，其特征在于，所述步骤2中的纱线截面模型的计算公式如下：

其中，C表示纱线截面函数，t表示周期，h表示纱线截面的高度，ω表示纱线截面的宽度，у表示纬向纱线，х表示经向纱线。

4.根据权利要求1所述的一种平纹机织物的三维模拟方法，其特征在于，若所述平纹机织物在相互交叉时形状变化较大，则对所述步骤2中的纱线截面模型进行改进，表述如下：

其中，n表示纱线截面椭圆系数，式中n＝2。

5.根据权利要求3或4所述的一种平纹机织物的三维模拟方法，其特征在于，所述纱线截面为椭圆形。

6.根据权利要求1所述的一种平纹机织物的三维模拟方法，其特征在于，所述步骤3中的截面纤维分布模型的计算公式如下：

其中，μ表示纤维体积分数，ρ_x表示纤维的纱线线密度，ρ_w表示纤维的密度，A表示纤维纱线截面面积。