管辛[1]2003年在《长丝加捻纱形态的数学模型与CAD软件设计》文中研究表明本文针对长丝加捻线形态CAD，从众多的纱线中筛选出并捻线、股线和抱合线这叁种具有广泛应用前景且在形态上也存在显着性差别的叁种长丝纱线作为研究对象。根据这叁种加捻线的轮廓特点及加工工艺特点，对它们的形态特征及成形机理进行研究。参照长丝加捻线横截面纤维排列的两种聚集态结构理论，结合叁种线型的形态特征，分别为它们建立了纱线横截面模型。再运用长丝加捻线纵向的理想螺旋形结构理论，通过纱线横截面的空间旋转和行进，为叁种线型建立了叁维形态数学模型。根据所建立的叁种加捻线的数学模型，用VisualC++6.0编写程序，得到用于构造模型的所有点的叁维坐标数据，通过点坐标值的数值比较，得到将叁维数学模型投影到二维后可见点的集合，并将形态显示出来，实现了叁维数学模型的二维计算机显示。并提取出用于描述模型形态特点，包括单股长度、螺距及最大径，加捻纱线最大、最小径在内的8个形态特征值。再利用计算机图像处理技术对纱线扫描图像进行二值化(颜色提取)、去除噪声(腐蚀与膨胀)、轮廓提取等处理后，进行数据分析，通过编程提取与模型相应8个形态特征值，并将图象同模型的特征值比较，通过误差分析来进行模型验证。验证结果表明，本文所建立的叁种长丝加捻纱线形态数学模型与真实纱线形态具有较好的吻合度。但由于纱线是粘弹体，存在受力变形现象，模型与纱线扫描图像比较，在直径及抱合线外包线长度上存在一定误差。
王建宏[2]2002年在《长丝加捻线形态的数学模型及其计算机图像处理》文中研究说明本文主要是研究长丝加捻纱形态结构的表征、数学建模和计算机图像处理。在显微镜下观察实际纱线中某一部分的变化，并利用已有的纱线形态结构的理论知识，分别建立并捻线、股线和抱合线的理论模型。用Visual C++6.0编写程序，对实际纱线扫描图片进行处理。从纱线的扫描图片中，提取色彩部分，进行二值化、腐蚀与膨胀的去除噪声处理、边缘检测和轮廓提取等图像处理，取得纱线的边缘轮廓。把从扫描照片中提取的纱线的外径、内径、螺距、倾斜角度等特征值，以及由边缘轮廓值进行最小二乘曲线拟合而成的曲线与数学模型理论计算的特征值与曲线进行比较。由于受到加捻时的纱线之间的摩擦阻力以及加捻时的受力影响，纱线实际的特征值与模型的理论特征值以及曲线有一定的差别。
顾平[3]2004年在《纱线形态模拟CAD技术》文中研究表明介绍了目前国外商业化的纱线形态计算机模拟与CAD系统的功能,综述了短纤维纱线、花式纱线仿真的建模参数和实现方法,最后以5×2根单元丝的并捻线为例,阐述了长丝加捻线形态计算机模拟的数学模型、实现方法,并给出了模拟图与实物扫描图的比较。
马辉[4]2015年在《计算机图像处理技术在纱线性能测试中的应用》文中研究说明通过简单介绍传统纱线性能测试的局限性,论述了计算机图像处理技术在纱线捻度、纱线线密度、纱线条干均匀度和纱线混纺比测试等许多方面的应用。计算机图像处理技术快速、准确、高可靠性和稳定性的优势克服了传统纱线性能测试中人为影响因素较大、测试周期较长和准确度不高等缺陷。利用计算机图像处理技术,可提高纱线性能测试的准确性、快速性和全面性,为企业在纱线性能控制和提高质量方面提供保障。
郭炜杰[5]2010年在《基于分形的花式线及其织物外观效果模拟的研究》文中研究说明长期以来,织物CAD技术一直是计算机在纺织领域中的一个重要应用与研究方向,织物CAD作为高新技术的手段为纺织品的设计和生产提供了很大的方便。织物的外观模拟在设计阶段就能预测外观效果,起到代替试织小样的作用,大大提高了新产品、新品种开发的效率,因此织物CAD的研究具有很大的实用价值和广阔的应用前景。而纱线及其织物外观模拟则是织物CAD系统的一个重要组成部分。本文对国内外织物CAD系统的现状和现有的纱线及织物仿真模拟的方法进行了细致分析。在分析了花式线的物理几何结构和成纱原理的基础上,建立了几种常见花式纱线的数学模型。通过建立纱线表面的光照模型模拟生成了加捻纱线在光线照射下的逼真效果,并将有关分形理论应用于模拟纱线随机毛羽和织物随机褶皱的外观效果中。首先,本文从花式纱线的物理几何结构入手,根据其织造原理和工艺参数,建立纱线外观的数学模型,并进一步建立纱线表面的光照模型和起毛起绒算法,主要模拟了单纱、加捻纱以及圈圈纱、结子纱、波形纱、雪尼尔纱四种花式纱线的外观的真实感效果。同时,对花式纱线嵌于织物中的效果也进行了模拟。第二,本文研究了分形生长理论的基本模型--扩散有限凝聚(DLA)模型,分析并实现了DLA模型的计算机模拟方法,并对模型演变进行了讨论,得到了形式多样的凝聚效果。结合DLA模型和纱线模拟相关技术和结论,用双侧线性DLA算法生成纱线毛羽模版,并与基础纱线进行纹理合成,对纱线毛羽效果进行了较为真实的模拟。第叁,本文还分析了RMD算法模拟分形布朗运动的原理,并实现了一维RMD算法生成分形曲线和二维RMD算法生成分形曲面。并将一维RMD算法用于生成纱线毛羽。本文还提出了离散化梯度搜索纹理映射算法,对RMD曲面模板和织物效果进行合成,用来模拟织物表面随机褶皱屈曲的效果。实验结果表明,RMD算法对生成随机凹凸纹理曲面有比较理想的效果,亦可用于其他随机纹理生成的研究。本文的创新点在于将分形理论中的DLA模型和RMD算法运用到对花式纱线的毛羽效果的模拟当中,用这种方法能够较为逼真的反映出花式纱线不规则、随机多变且局部自相似的毛羽特征,并首次提出了“离散化梯度搜索纹理映射算法”来对不规则随机曲面进行纹理映射,并得到比较理想的织物随机褶皱的模拟效果。本文的研究方法和结论为纱线及织物真实感模拟开辟了新的思路。实验表明,本文提出的花式线及其织物的模拟方法是可行且有效的,该模拟方法进一步的研究完善并应用到纺织CAD中,具有重要的现实意义。
黄伟[6]2017年在《不同成纱结构长丝纱的强力预测模型研究》文中研究指明纺织品的性能很大程度上由其组成的纤维和纱线的性能决定,纺纱、织造和后整理的工艺为最终的产品提供了多样化的最终用途。研究纤维、纱线的性能和工艺参数对纺织品的设计和品质的提高具有现实的意义。利用试验寻求最佳的成纱结构来生产新纱线,存在工艺流程长、实施效率低、受纺纱设备、环境和测试方法影响大的问题,且无法从理论上定量解释纱线的强力增强效应、临界捻系数的存在、纤维交互作用等对强伸性能的关系。如果可以用较准确的数理模型来预测纱线的强伸性能,而不必将最终的纱线进行破坏性拉伸测试,既省时省力,又对纱线的生产乃至最终织物的设计提供了理论基础,具有重要的理论意义。纱线的强力是体现纱线质量最重要的指标之一,本论文研究的主要工作就是建立由长丝组成的不同结构纱线的强力预测模型。强力预测模型就是在不进行破坏性试验的前提下能够用来预测纱线的相关力学性能,利用纤维和纱线的特征参数,描述出纤维性质、工艺参数和纱线结构参数对纱线应力应变等行为的影响,用来预测纤维尺寸、模量、捻度水平和其他参数的变化情况,量化纤维参数的变化对最终纱线产品强力的影响。本文研究的基本思路:建立纱线的几何模型、推导变量之间的数理关系、试验验证其正确性和不断完善模型。研究对象为由长丝构成的具有不同纱线结构的加捻复丝纱、双股纱和包缠纱。本论文的主要研究内容为:(1)建立了叁种结构纱线强力的基础模型。将结构纱线视为连续体,借助连续介质力学的假设与规律,用本构方程来描述连续介质模型对外部作用的响应情况。通过对纱线和长丝性质及排列分布进行相关的假设,建立不同结构纱线的几何结构模型,对其短片段进行力学分析,推导其外在应力应变和拉伸模量的关系,得到叁种结构纱线的强力基础模型,并分析了该基础模型可能存在的不足。(2)对基础模型进行改进与分析。针对基础模型的不足进行了具体的改进,主要考虑了长丝的排列方式、拉伸模量的精确化、加捻产生的预应力、纱线结构参数随加捻和应变的变化、单纱之间的抱合力等因素。在此基础上定量地分析了模型中主要参数对最终强力的影响,并通过试纺试验来比较基础模型和改进模型预测能力的优劣,验证模型的有效性和进一步修正的必要性。(3)针对在较高捻度水平下参数模型不能进行良好预测的情况,提出了纱线强力的半参数模型,使用理论关系估计的变量转变为通过试验观测来进行回归估计,主要是针对成纱模量和直径随应变和捻度的变化。通过对纱线拉伸曲线数据进行差分运算获得其实际的拉伸模量,采用视频显微镜和图像处理的方法测量成纱的直径,并采用二阶段的回归估计其分布。最后通过试纺试验来比较参数模型和半参数模型预测能力的优劣。(4)研究了半参数模型中纱线直径在较高捻度水平下的非参数估计。通过搭建对纱线直径进行连续测量的系统,获得纱线直径的实际变化情况,建立其与应变和捻度的回归关系。系统主要分为装置设计和搭建的硬件部分,和以图像处理和界面设计为主的软件部分,并设计了GUI封装为可执行程序。系统可对拉伸中的纱线进行动态测量,为纱线强力的半参数模型提供可靠数据。(5)提出了纱线强力模型应该是按照捻度水平的不同而分段采用参数模型和半参数模型,并在全捻度范围内进行了强力预测值与试验值的对比,验证了强力模型的预测能力,并在拉伸曲线和强度利用率等方面的应用进行了探讨。通过本课题的研究,主要得到了以下结论:(1)建立了加捻复丝纱、双股纱和包缠纱强力的参数模型(基础模型和改进模型),并进行试验验证。采用无捻的涤纶FDY复丝作为单纱进行纺纱试验,对于加捻复丝纱下的5个捻度,基础模型的理论值与试验值的偏差分别为60.37%、21.30%、8.19%、7.76%、4.05%,改进模型与试验值的偏差分别为5.49%、1.35%、3.64%、0.12%、1.65%,改进模型的结果在各个捻度水平下都优于基础模型;对于双股纱下的5个捻度,基础模型的理论值与试验值的偏差分别为6.41%、18.41%、41.47%、69.32%、100.16%,改进模型与试验值的偏差分别为6.57%、1.69%、3.27%、7.47%、11.08%,改进模型也基本上优于基础模型;对于包缠纱下的5个捻度,基础模型的理论值与试验值的偏差分别为2.53%、34.18%、60.32%、48.73%、90.68%,改进模型与试验值的偏差分别为14.18%、5.12%、0.51%、10.38%、18.07%,改进模型在除了第一个捻度水平下均优于基础模型。总体而言,在强力预测能力上,改进模型是优于基础模型的,但是也发现在捻度水平较高的情况下,存在理论计算值与实测值的差异较大的问题。(2)针对改进模型在较高捻度水平下的理论值与实测值的偏差较大,提出了纱线强力的半参数模型,并进行试验验证。在本试验条件下,参数(改进)模型与试验值的偏差分别为6.57%、1.69%、3.27%、7.47%、11.08%,半参数模型与实验值的偏差分别为18.14%、17.14%、13.53%、5.83%、9.03%。结果表明在低中捻度水平下,参数模型优于半参数模型,在较高捻度水平下,半参数模型优于参数模型。(3)针对测量纱线直径的装置在拉伸程度和数据量方面的不足,设计了一套整合了纱线直径连续测量和纱线图像分析的系统。装置的试验应用可对纱线图像和纱线拉伸过程的视频进行动态测量,结果表明低捻纱线的直径分布相邻点之间变化平稳,中捻和高捻纱线的直径分布有周期性的波动;该测量系统的测试结果在较高捻度水平下可用于半参数的强力模型,两个捻度水平下与试验值的偏差为0.50%和1.60%。(4)综合上述研究,提出了纱线强力模型应该是按照捻度水平的不同分段采用参数模型和半参数模型,并在拉伸曲线和强度利用率等方面的应用进行了探讨。在本试验条件下,对于复丝纱,采用参数模型,除最高捻度水平外,与试验值的偏差均小于6%,平均偏差为3.09%;对于双股纱,捻度水平在0~706 tpm之间采用参数模型,707 tpm以上采用半参数模型,与试验值的偏差均小于7%,平均偏差为2.95%;对于包缠纱,捻度水平在0~141 tpm之间采用参数(基础)模型,142~706 tpm之间采用参数(改进)模型,707 tpm以上采用半参数模型,与试验值的偏差均小于8%,平均偏差为3.82%,验证了模型的正确性。将强力模型应用于预测拉伸曲线,各数据点之间的平均偏差分别为5.60%、7.01%、3.01%、8.68%和1.63%,理论估计的拉伸曲线与试验所得的曲线偏差很小。将纱线强力的参数(改进)模型应用于预测强度利用率,能够预测叁种结构纱线随捻系数变化的单纱强力利用系数,并进一步计算其单纱强度利用系数,除部分高捻水平下,预测与试验的结果相当接近。对于复丝纱平均偏差为3.92%,对于双股纱平均偏差为5.54%,对于包缠纱平均偏差为9.82%。总体上参数模型能较好地确定结构纱线的强度利用系数的变化,可以用来确定临界捻系数。本论文建立的强力预测模型以及相关探讨和分析为研究纱线强力与纤维性质、工艺参数和结构参数之间的关系提供了理论基础,也能为纺纱工艺的优化提供指导,同时此研究方法为纱线强力相关问题的研究提供了借鉴意义。
参考文献：
[1]. 长丝加捻纱形态的数学模型与CAD软件设计[D]. 管辛. 苏州大学. 2003
[2]. 长丝加捻线形态的数学模型及其计算机图像处理[D]. 王建宏. 苏州大学. 2002
[3]. 纱线形态模拟CAD技术[J]. 顾平. 上海纺织科技. 2004
[4]. 计算机图像处理技术在纱线性能测试中的应用[J]. 马辉. 轻纺工业与技术. 2015
[5]. 基于分形的花式线及其织物外观效果模拟的研究[D]. 郭炜杰. 浙江理工大学. 2010
[6]. 不同成纱结构长丝纱的强力预测模型研究[D]. 黄伟. 东华大学. 2017