專利名稱：精紡織物彎曲和剪切性能的預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織面料的性能預(yù)測，特別是精紡毛型織物彎曲和剪切性能的預(yù)測方法。
隨著人類生活水平的提高，織物的手感和成形性已經(jīng)成為面料的重要品質(zhì)性能，而強(qiáng)度和耐磨性則退居為次要品質(zhì)性能，特別對精紡毛型織物等高檔面料而言，手感和成形性是面料設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的重要內(nèi)容。為此，日本的風(fēng)格計(jì)量與標(biāo)準(zhǔn)化研究委員會(huì)于20世紀(jì)70～90年代進(jìn)行過數(shù)輪研究，開發(fā)出由織物的彎曲、剪切等基本力學(xué)性能客觀評判其手感和成形性的定量方法。但是，由于一直沒有找到織物彎曲、剪切等基本力學(xué)性能的定量預(yù)測方法，生產(chǎn)中只能憑借經(jīng)驗(yàn)推測織物手感等性能，當(dāng)原料或加工方法變化時(shí)，經(jīng)驗(yàn)型預(yù)測方法往往無能為力，必須進(jìn)行先鋒試驗(yàn)，不但增加成本，而且延誤時(shí)間。
另一方面，目前面料的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件也迫切需要織物彎曲變形和剪切變形性能的預(yù)測技術(shù)。因?yàn)楝F(xiàn)有CAD軟件的著裝模擬功能不真實(shí)，直接影響到它的推廣應(yīng)用價(jià)值。所謂著裝模擬，就是假想將設(shè)計(jì)的面料制作成已知款式的服裝，在屏幕上演示服裝的視覺效果。由于這些軟件都無法預(yù)測面料的彎曲變形和剪切變形性能，也就是說根本不知面料制成服裝后是挺括還是懸垂的成形效果，可能拿一塊柔軟的面料在制服或更加硬挺的風(fēng)衣上模擬，模擬效果自然與真實(shí)情況差距甚大。
我們在長期檢測和熟知面料性能的基礎(chǔ)上，首先通過理論推導(dǎo)獲得預(yù)測面料彎曲、剪切性能指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，而后通過對工廠批量生產(chǎn)的50多種精紡毛料的實(shí)驗(yàn)研究，確定出預(yù)測方程中的各組常數(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于精紡毛型織物彎曲和剪切性能的預(yù)測方法，其特征在于該方法包括下列步驟a.原料和工藝審核，利用本方法的被預(yù)測織物必須同時(shí)滿足下列三個(gè)條件①原料60支以上的細(xì)羊毛純紡或與其細(xì)度相當(dāng)?shù)臏炀]等毛型化纖混紡；若通過雙組分復(fù)合紡紗或交織的方法應(yīng)用化纖長絲，其含量為1～35％；
②紡織工藝采用毛精紡工藝路線，單紗捻系數(shù)60～170，股線反向加捻的捻系數(shù)80～160；③染整工藝毛條染色或匹染的常規(guī)毛染整工藝，加常規(guī)柔軟劑整理。
b.從待預(yù)測織物設(shè)計(jì)方案獲取下列物理參數(shù)Nt——織物經(jīng)紗或緯紗的線密度，單位為tex；n——成品織物的經(jīng)紗或緯紗密度，單位為根/cm；E1——織物的經(jīng)向緊度(％)E2——織物的緯向緊度(％)L——織物組織循環(huán)中紗線的平均浮長，L＝(F1+F2)/2；其中F1＝(A1+A2)/t1+|A1-A2|/[(A1+A2)t1]F2＝(B1+B2)/t2+|B1-B2|/[(B1+B2)t2]A1、A2——組織循環(huán)中沿經(jīng)紗方向經(jīng)緯組織點(diǎn)數(shù)；B1、B2——組織循環(huán)中沿緯紗方向經(jīng)緯組織點(diǎn)數(shù)；t1、t2——組織循環(huán)中經(jīng)緯紗沿經(jīng)緯方向的交錯(cuò)數(shù)；c.織物彎曲性能預(yù)測織物彎曲性能由織物的經(jīng)向彎曲剛度、緯向彎曲剛度、經(jīng)向彎曲滯后和緯向彎曲滯后綜合表征，其經(jīng)向或緯向彎曲剛度B(單位cNcm2/cm)由公式(1)計(jì)算B×102＝Cb0+(Cb1+Cb2Nt2/100)n/100…………(1)經(jīng)向或緯向彎曲滯后2HB(單位cNcm/cm)由公式(2)計(jì)算2HB×102＝-Chb0+Chb1B+Cbb2Nt……………(2)式中Cb0、Cb1、Cb2和Chb0、Chb1、Chb2為選定常數(shù)。
d.織物剪切性能預(yù)測
織物剪切性能由織物的經(jīng)向剪切剛度、緯向剪切剛度、剪切變形0.5度和5度時(shí)的經(jīng)向剪切滯后及緯向剪切滯后綜合表征。其中織物經(jīng)向或緯向剪切剛度G(單位cN/cm(°))由公式(3)計(jì)算G＝-Cg0+(Cg1E1+Cg2E2)/100-Cg3L2…………(3)剪切變形0.5度時(shí)織物的經(jīng)向或緯向剪切滯后量2HG(單位cN/cm)由公式(4)計(jì)算2HG＝-Chg0+Chg1G+Chg2Nt+Chg3L…………(4)剪切變形5度時(shí)織物的經(jīng)向或緯向剪切滯后量2HG5(單位cN/cm)由公式(5)計(jì)算2HG5＝-Chg0’+Chg1’G+Chg2’Nt+Chg3’L………(5)式中Cg0、Cg1、Cg2、Cg3、Chg0、Chg1、Chg2、Chg3和Chg0’、Chg1’、Chg2’、Chg3’為選定常數(shù)。
所述常數(shù)Cb0、Cb1、Cb2、Chb0、Chb1和Chb2的取值范圍為

所述常數(shù)Cg0、Cg1、Cg2、Cg3的取值范圍分別為0.5～1.0、1.0～2.0、1.0～2.0、0.1～0.5。
所述常數(shù)Chg0、Chg1、Chg2、Chg3及Chg0’、Chg1’、Chg2’、Cng3’的取值范圍為

請注意
①由于經(jīng)緯紗在織造和染整加工過程中經(jīng)受的應(yīng)力歷史不同，織物經(jīng)緯向性能預(yù)測公式中的常數(shù)大小略有差異。
②所謂高密織物是指下表所示的經(jīng)緯向緊度較大的織物，般都是經(jīng)向高密，經(jīng)紗的緊密擠壓使得與其交織的緯紗比普通織物更加密集、剛硬，所以高密織物緯向彎曲性能的預(yù)測公式也與普通織物不同。
高密織物的緊度(％)

③織物后整理時(shí)若不加柔軟劑，彎曲和剪切性能指標(biāo)的預(yù)測值應(yīng)該在方程(1)-(5)計(jì)算值基礎(chǔ)上提高約10％。
本發(fā)明的技術(shù)效果1.利用本發(fā)明，可由精紡織物的經(jīng)紗和緯紗的線密度、成品織物中經(jīng)紗和緯紗排列密度、織物的經(jīng)緯向緊度、組織循環(huán)中紗線的平均浮長等設(shè)計(jì)參數(shù)預(yù)測織物的彎曲性能和剪切性能，預(yù)測結(jié)果的精確度比傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型方法有了大幅度提高；2.本發(fā)明為織物手感和成形性等服用性能的定量預(yù)測奠定了重要基礎(chǔ)；3.利用本發(fā)明可完善現(xiàn)有面料CAD軟件的著裝模擬功能，并開發(fā)面料性能預(yù)測的計(jì)算機(jī)輔助新功能。
具體實(shí)施例方式
和實(shí)施例抽取工廠批量生產(chǎn)的5種精紡毛型織物，它們的設(shè)計(jì)方案如表1所示。對表1所列織物的原料和工藝審核，均滿足本發(fā)明預(yù)測對象的三條件。根據(jù)上述預(yù)測方法和經(jīng)驗(yàn)，我們選取方程(1)-(5)的常數(shù)如表2，從而獲得一組預(yù)測方程如表3所示。
表1 設(shè)計(jì)方案

表2 選定常數(shù)的一例

表3 一組有實(shí)用價(jià)值的預(yù)測方程*

*右下標(biāo)“1”表示織物的經(jīng)向參數(shù)，“2”表示織物的緯向參數(shù)。
利用表3的預(yù)測方程對表1中的五種精紡織物進(jìn)行預(yù)測計(jì)算，并采用國際公認(rèn)的KES-FB2織物彎曲試驗(yàn)儀和KES-FB1織物剪切試驗(yàn)儀測量織物性能，其結(jié)果列于表4、表5，預(yù)測的誤差率也列入表4、表5。
表4 織物彎曲性能的實(shí)測值、預(yù)測值及誤差率(％)

表5 織物剪切性能的實(shí)測值、預(yù)測值及誤差率(％)

表4和表5的數(shù)據(jù)及另外36種織物的實(shí)驗(yàn)證明，精紡毛型面料彎曲剛度和剪切剛度預(yù)測的誤差率不大于20％，彎曲滯后量和剪切滯后量預(yù)測的誤差率不大于25％。這樣的預(yù)測精度比傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型預(yù)測方法要精確可靠的多，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)型預(yù)測方法的誤差率主要取決于技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，憑借經(jīng)驗(yàn)一般只能做定性預(yù)測，即便是經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員也無法確保定量預(yù)測的誤差率不超過50％，原料和工藝變化時(shí)經(jīng)驗(yàn)型方法更是讓人胸中無數(shù)。
本發(fā)明還具有一個(gè)突出貢獻(xiàn)，即開辟了一條織物手感、成形性等服用性能預(yù)測的新路，即首先由原料和結(jié)構(gòu)參數(shù)預(yù)測織物的彎曲等基本力學(xué)性能，而后再由基本力學(xué)性能預(yù)測手感等服用性能。這樣可以避開織物手感等服用性能與原料和結(jié)構(gòu)間復(fù)雜的表面關(guān)系，找出各物理量間的本質(zhì)聯(lián)系，進(jìn)而找出解決問題的方法。
同時(shí)，利用本發(fā)明可將現(xiàn)有面料CAD軟件的著裝模擬功能做得更加真實(shí)可信，提高其實(shí)用價(jià)值，并開發(fā)面料性能預(yù)測的計(jì)算機(jī)輔助新功能。
權(quán)利要求
1.一種用于精紡織物彎曲和剪切性能的預(yù)測方法，其特征在于該方法包括下列步驟a.原料和工藝審核，利用本方法的被預(yù)測織物必須同時(shí)滿足下列三個(gè)條件①原料60支以上的細(xì)羊毛純紡或與其細(xì)度相當(dāng)?shù)臏炀]等毛型化纖混紡；若通過雙組分復(fù)合紡紗或交織的方法應(yīng)用化纖長絲，其含量為1～35％；②紡織工藝采用毛精紡工藝路線，單紗捻系數(shù)60～170，股線反向加捻的捻系數(shù)80～160；③染整工藝毛條染色或匹染的常規(guī)毛染整工藝，加常規(guī)柔軟劑整理；b.從待預(yù)測織物設(shè)計(jì)方案獲取下列物理參數(shù)Nt——織物經(jīng)紗或緯紗的線密度，單位為tex；n——成品織物的經(jīng)紗或緯紗密度，單位為根/cm；E1——織物的經(jīng)向緊度(％)E2——織物的緯向緊度(％)L——織物組織循環(huán)中紗線的平均浮長，L＝(F1+F2)/2；其中F1＝(A1+A2)/t1+|A1-A2|/[(A1+A2)t1]F2＝(B1+B2)/t2+|B1-B2|/[(B1+B2)t2]A1、A2——組織循環(huán)中沿經(jīng)紗方向經(jīng)緯組織點(diǎn)數(shù)；B1、B2——組織循環(huán)中沿緯紗方向經(jīng)緯組織點(diǎn)數(shù)；t1、t2——組織循環(huán)中經(jīng)緯紗沿經(jīng)緯方向的交錯(cuò)數(shù)；c.織物彎曲性能預(yù)測織物彎曲性能由織物的經(jīng)向彎曲剛度、緯向彎曲剛度、經(jīng)向彎曲滯后和緯向彎曲滯后綜合表征，其經(jīng)向或緯向彎曲剛度B(單位cNcm2/cm)由公式(1)計(jì)算B×102＝Cb0+(Cb1+Cb2Nt2/100)n/100…………(1)經(jīng)向或緯向彎曲滯后2HB(單位cNcm/cm)由公式(2)計(jì)算2HB×102＝-Chb0+Chb1B+Cbb2Nt………………(2)式中Cb0、Cb1、Cb2和Chb0、Chb1、Chb2為選定常數(shù)；d.織物剪切性能預(yù)測織物剪切性能由織物的經(jīng)向剪切剛度、緯向剪切剛度、剪切變形0.5度和5度時(shí)的經(jīng)向剪切滯后及緯向剪切滯后綜合表征。其中織物經(jīng)向或緯向剪切剛度G(單位cN/cm(°))由公式(3)計(jì)算G＝-Cg0+(Cg1E1+Cg2E2)/100-Cg3L2…………(3)剪切變形0.5度時(shí)織物的經(jīng)向或緯向剪切滯后量2HG(單位cN/cm)由公式(4)計(jì)算2HG＝-Chg0+Chg1G+Chg2Nt+Chg3L…………(4)剪切變形5度時(shí)織物的經(jīng)向或緯向剪切滯后量2HG5(單位cN/cm)由公式(5)計(jì)算2HG5＝-Chg0’+Chg1’G+Chg2’Nt+Chg3’L………(5)式中Cg0、Cg1、Cg2、Cg3、Chg0、Chg1、Chg2、Chg3和Chg0’、Chg1’、Chg2’、Chg3’為選定常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精紡織物彎曲性能的預(yù)測方法，其特征在于所述常數(shù)Cb0、Cb1、Cb2、Chb0、Chb1和Chb2的取值范圍為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精紡織物剪切性能的預(yù)測方法，其特征在于所述常數(shù)Cg0、Cg1、Cg2、Cg3的取值范圍分別為0.5～1.0、1.0～2.0、1.0～2.0、0.1～0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精紡織物剪切性能的預(yù)測方法，其特征在于所述常數(shù)Chg0、Chg1、Chg2、Chg3及Chg0’、Chg1’、Chg2’、Cng3’的取值范圍分別為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精紡織物彎曲性能的預(yù)測方法，其特征在于對普通織物可采用下列方程進(jìn)行預(yù)測(右下標(biāo)“1”表示織物的經(jīng)向參數(shù)，“2”表示織物的緯向參數(shù))經(jīng)向彎曲剛度B1B1×102＝1.1+(2.4+1.4×Nt12/100)n1/100緯向彎曲剛度B2B2×102＝1.0+(0.5+1.45×Nt22/100)n2/100經(jīng)向彎曲滯后量2HB12HB1×102＝-2.3+0.51×B1+0.04×Nt1緯向彎曲滯后量2HB22HB2×102＝-1.35+0.47×B2+0.035×Nt2經(jīng)向剪切剛度G1G1＝-0.65+(1.44×E1+1.62×E2)/100-0.16L2緯向剪切剛度G2G2＝-0.9+(1.44×E1+1.76×E2)/100-0.14L2經(jīng)向剪切滯后量2HG1＝-0.75+0.899×G1+0.018×Nt1+0.082L2HG51＝-0.9+1.5×G1+0.03×Nt1+0.11L緯向剪切滯后量2HG2＝-0.60+0.899×G2+0.018×Nt2+02HG52＝-0.62+1.5×G2+0.03×Nt2+0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的精紡織物彎曲性能的預(yù)測方法，其特征在于對高密織物進(jìn)行預(yù)測時(shí)，其緯向彎曲剛度B2應(yīng)改用下面公式計(jì)算B2×102＝0.8+(2.5+2.45×Nt22/100)n2/100緯向彎曲滯后2HB2應(yīng)改用下面公式計(jì)算2HB2×102＝-1.60+0.42×B2+0.03×Nt全文摘要
一種精紡毛型織物彎曲和剪切性能的預(yù)測方法，其特點(diǎn)是它包括下列步驟①對織物進(jìn)行原料和工藝審核；②從待預(yù)測織物設(shè)計(jì)方案獲取物理參數(shù)經(jīng)紗和緯紗的線密度、成品織物中經(jīng)緯紗排列密度、織物的經(jīng)緯向緊度、織物組織循環(huán)中紗線的平均浮長；③選擇常數(shù)；④利用方程計(jì)算未來織物的性能指標(biāo)。本發(fā)明可由設(shè)計(jì)參數(shù)預(yù)測未來織物的彎曲性能和剪切性能，其精確度比傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)預(yù)測有了大幅度提高，可減少新品開發(fā)時(shí)的先鋒試驗(yàn)數(shù)量，為織物手感和成形性等服用性能的定量預(yù)測奠定了重要基礎(chǔ)，并可進(jìn)一步完善現(xiàn)有面料CAD軟件的著裝模擬功能，開發(fā)面料性能預(yù)測的計(jì)算機(jī)輔助新功能。
文檔編號(hào)G01N33/36GK1400465SQ02136739
公開日2003年3月5日 申請日期2002年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月30日
發(fā)明者王府梅 申請人:東華大學(xué)