专利名称：精纺织物弯曲和剪切性能的预测方法
技术领域：
本发明涉及纺织面料的性能预测，特别是精纺毛型织物弯曲和剪切性能的预测方法。
随着人类生活水平的提高，织物的手感和成形性已经成为面料的重要品质性能，而强度和耐磨性则退居为次要品质性能，特别对精纺毛型织物等高档面料而言，手感和成形性是面料设计时必须考虑的重要内容。为此，日本的风格计量与标准化研究委员会于20世纪70～90年代进行过数轮研究，开发出由织物的弯曲、剪切等基本力学性能客观评判其手感和成形性的定量方法。但是，由于一直没有找到织物弯曲、剪切等基本力学性能的定量预测方法，生产中只能凭借经验推测织物手感等性能，当原料或加工方法变化时，经验型预测方法往往无能为力，必须进行先锋试验，不但增加成本，而且延误时间。
另一方面，目前面料的计算机辅助设计(CAD)软件也迫切需要织物弯曲变形和剪切变形性能的预测技术。因为现有CAD软件的着装模拟功能不真实，直接影响到它的推广应用价值。所谓着装模拟，就是假想将设计的面料制作成已知款式的服装，在屏幕上演示服装的视觉效果。由于这些软件都无法预测面料的弯曲变形和剪切变形性能，也就是说根本不知面料制成服装后是挺括还是悬垂的成形效果，可能拿一块柔软的面料在制服或更加硬挺的风衣上模拟，模拟效果自然与真实情况差距甚大。
我们在长期检测和熟知面料性能的基础上，首先通过理论推导获得预测面料弯曲、剪切性能指标的数学模型，而后通过对工厂批量生产的50多种精纺毛料的实验研究，确定出预测方程中的各组常数。
本发明的技术方案是一种用于精纺毛型织物弯曲和剪切性能的预测方法，其特征在于该方法包括下列步骤a.原料和工艺审核，利用本方法的被预测织物必须同时满足下列三个条件①原料60支以上的细羊毛纯纺或与其细度相当的涤纶等毛型化纤混纺；若通过双组分复合纺纱或交织的方法应用化纤长丝，其含量为1～35％；
②纺织工艺采用毛精纺工艺路线，单纱捻系数60～170，股线反向加捻的捻系数80～160；③染整工艺毛条染色或匹染的常规毛染整工艺，加常规柔软剂整理。
b.从待预测织物设计方案获取下列物理参数Nt——织物经纱或纬纱的线密度，单位为tex；n——成品织物的经纱或纬纱密度，单位为根/cm；E1——织物的经向紧度(％)E2——织物的纬向紧度(％)L——织物组织循环中纱线的平均浮长，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——组织循环中沿经纱方向经纬组织点数；B1、B2——组织循环中沿纬纱方向经纬组织点数；t1、t2——组织循环中经纬纱沿经纬方向的交错数；c.织物弯曲性能预测织物弯曲性能由织物的经向弯曲刚度、纬向弯曲刚度、经向弯曲滞后和纬向弯曲滞后综合表征，其经向或纬向弯曲刚度B(单位cNcm2/cm)由公式(1)计算B×102＝Cb0+(Cb1+Cb2Nt2/100)n/100…………(1)经向或纬向弯曲滞后2HB(单位cNcm/cm)由公式(2)计算2HB×102＝-Chb0+Chb1B+Cbb2Nt……………(2)式中Cb0、Cb1、Cb2和Chb0、Chb1、Chb2为选定常数。
d.织物剪切性能预测
织物剪切性能由织物的经向剪切刚度、纬向剪切刚度、剪切变形0.5度和5度时的经向剪切滞后及纬向剪切滞后综合表征。其中织物经向或纬向剪切刚度G(单位cN/cm(°))由公式(3)计算G＝-Cg0+(Cg1E1+Cg2E2)/100-Cg3L2…………(3)剪切变形0.5度时织物的经向或纬向剪切滞后量2HG(单位cN/cm)由公式(4)计算2HG＝-Chg0+Chg1G+Chg2Nt+Chg3L…………(4)剪切变形5度时织物的经向或纬向剪切滞后量2HG5(单位cN/cm)由公式(5)计算2HG5＝-Chg0’+Chg1’G+Chg2’Nt+Chg3’L………(5)式中Cg0、Cg1、Cg2、Cg3、Chg0、Chg1、Chg2、Chg3和Chg0’、Chg1’、Chg2’、Chg3’为选定常数。
所述常数Cb0、Cb1、Cb2、Chb0、Chb1和Chb2的取值范围为
所述常数Cg0、Cg1、Cg2、Cg3的取值范围分别为0.5～1.0、1.0～2.0、1.0～2.0、0.1～0.5。
所述常数Chg0、Chg1、Chg2、Chg3及Chg0’、Chg1’、Chg2’、Cng3’的取值范围为
请注意
①由于经纬纱在织造和染整加工过程中经受的应力历史不同，织物经纬向性能预测公式中的常数大小略有差异。
②所谓高密织物是指下表所示的经纬向紧度较大的织物，般都是经向高密，经纱的紧密挤压使得与其交织的纬纱比普通织物更加密集、刚硬，所以高密织物纬向弯曲性能的预测公式也与普通织物不同。
高密织物的紧度(％)
③织物后整理时若不加柔软剂，弯曲和剪切性能指标的预测值应该在方程(1)-(5)计算值基础上提高约10％。
本发明的技术效果1.利用本发明，可由精纺织物的经纱和纬纱的线密度、成品织物中经纱和纬纱排列密度、织物的经纬向紧度、组织循环中纱线的平均浮长等设计参数预测织物的弯曲性能和剪切性能，预测结果的精确度比传统的经验型方法有了大幅度提高；2.本发明为织物手感和成形性等服用性能的定量预测奠定了重要基础；3.利用本发明可完善现有面料CAD软件的着装模拟功能，并开发面料性能预测的计算机辅助新功能。
具体实施例方式
和实施例抽取工厂批量生产的5种精纺毛型织物，它们的设计方案如表1所示。对表1所列织物的原料和工艺审核，均满足本发明预测对象的三条件。根据上述预测方法和经验，我们选取方程(1)-(5)的常数如表2，从而获得一组预测方程如表3所示。
表1 设计方案
表2 选定常数的一例
表3 一组有实用价值的预测方程*
*右下标“1”表示织物的经向参数，“2”表示织物的纬向参数。
利用表3的预测方程对表1中的五种精纺织物进行预测计算，并采用国际公认的KES-FB2织物弯曲试验仪和KES-FB1织物剪切试验仪测量织物性能，其结果列于表4、表5，预测的误差率也列入表4、表5。
表4 织物弯曲性能的实测值、预测值及误差率(％)
表5 织物剪切性能的实测值、预测值及误差率(％)
表4和表5的数据及另外36种织物的实验证明，精纺毛型面料弯曲刚度和剪切刚度预测的误差率不大于20％，弯曲滞后量和剪切滞后量预测的误差率不大于25％。这样的预测精度比传统的经验型预测方法要精确可靠的多，因为经验型预测方法的误差率主要取决于技术人员的经验，凭借经验一般只能做定性预测，即便是经验丰富的技术人员也无法确保定量预测的误差率不超过50％，原料和工艺变化时经验型方法更是让人胸中无数。
本发明还具有一个突出贡献，即开辟了一条织物手感、成形性等服用性能预测的新路，即首先由原料和结构参数预测织物的弯曲等基本力学性能，而后再由基本力学性能预测手感等服用性能。这样可以避开织物手感等服用性能与原料和结构间复杂的表面关系，找出各物理量间的本质联系，进而找出解决问题的方法。
同时，利用本发明可将现有面料CAD软件的着装模拟功能做得更加真实可信，提高其实用价值，并开发面料性能预测的计算机辅助新功能。
权利要求
1.一种用于精纺织物弯曲和剪切性能的预测方法，其特征在于该方法包括下列步骤a.原料和工艺审核，利用本方法的被预测织物必须同时满足下列三个条件①原料60支以上的细羊毛纯纺或与其细度相当的涤纶等毛型化纤混纺；若通过双组分复合纺纱或交织的方法应用化纤长丝，其含量为1～35％；②纺织工艺采用毛精纺工艺路线，单纱捻系数60～170，股线反向加捻的捻系数80～160；③染整工艺毛条染色或匹染的常规毛染整工艺，加常规柔软剂整理；b.从待预测织物设计方案获取下列物理参数Nt——织物经纱或纬纱的线密度，单位为tex；n——成品织物的经纱或纬纱密度，单位为根/cm；E1——织物的经向紧度(％)E2——织物的纬向紧度(％)L——织物组织循环中纱线的平均浮长，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——组织循环中沿经纱方向经纬组织点数；B1、B2——组织循环中沿纬纱方向经纬组织点数；t1、t2——组织循环中经纬纱沿经纬方向的交错数；c.织物弯曲性能预测织物弯曲性能由织物的经向弯曲刚度、纬向弯曲刚度、经向弯曲滞后和纬向弯曲滞后综合表征，其经向或纬向弯曲刚度B(单位cNcm2/cm)由公式(1)计算B×102＝Cb0+(Cb1+Cb2Nt2/100)n/100…………(1)经向或纬向弯曲滞后2HB(单位cNcm/cm)由公式(2)计算2HB×102＝-Chb0+Chb1B+Cbb2Nt………………(2)式中Cb0、Cb1、Cb2和Chb0、Chb1、Chb2为选定常数；d.织物剪切性能预测织物剪切性能由织物的经向剪切刚度、纬向剪切刚度、剪切变形0.5度和5度时的经向剪切滞后及纬向剪切滞后综合表征。其中织物经向或纬向剪切刚度G(单位cN/cm(°))由公式(3)计算G＝-Cg0+(Cg1E1+Cg2E2)/100-Cg3L2…………(3)剪切变形0.5度时织物的经向或纬向剪切滞后量2HG(单位cN/cm)由公式(4)计算2HG＝-Chg0+Chg1G+Chg2Nt+Chg3L…………(4)剪切变形5度时织物的经向或纬向剪切滞后量2HG5(单位cN/cm)由公式(5)计算2HG5＝-Chg0’+Chg1’G+Chg2’Nt+Chg3’L………(5)式中Cg0、Cg1、Cg2、Cg3、Chg0、Chg1、Chg2、Chg3和Chg0’、Chg1’、Chg2’、Chg3’为选定常数。
2.根据权利要求1所述的精纺织物弯曲性能的预测方法，其特征在于所述常数Cb0、Cb1、Cb2、Chb0、Chb1和Chb2的取值范围为
3.根据权利要求1所述的精纺织物剪切性能的预测方法，其特征在于所述常数Cg0、Cg1、Cg2、Cg3的取值范围分别为0.5～1.0、1.0～2.0、1.0～2.0、0.1～0.5。
4.根据权利要求1所述的精纺织物剪切性能的预测方法，其特征在于所述常数Chg0、Chg1、Chg2、Chg3及Chg0’、Chg1’、Chg2’、Cng3’的取值范围分别为
5.根据权利要求1所述的精纺织物弯曲性能的预测方法，其特征在于对普通织物可采用下列方程进行预测(右下标“1”表示织物的经向参数，“2”表示织物的纬向参数)经向弯曲刚度B1B1×102＝1.1+(2.4+1.4×Nt12/100)n1/100纬向弯曲刚度B2B2×102＝1.0+(0.5+1.45×Nt22/100)n2/100经向弯曲滞后量2HB12HB1×102＝-2.3+0.51×B1+0.04×Nt1纬向弯曲滞后量2HB22HB2×102＝-1.35+0.47×B2+0.035×Nt2经向剪切刚度G1G1＝-0.65+(1.44×E1+1.62×E2)/100-0.16L2纬向剪切刚度G2G2＝-0.9+(1.44×E1+1.76×E2)/100-0.14L2经向剪切滞后量2HG1＝-0.75+0.899×G1+0.018×Nt1+0.082L2HG51＝-0.9+1.5×G1+0.03×Nt1+0.11L纬向剪切滞后量2HG2＝-0.60+0.899×G2+0.018×Nt2+02HG52＝-0.62+1.5×G2+0.03×Nt2+0
6.根据权利要求5所述的精纺织物弯曲性能的预测方法，其特征在于对高密织物进行预测时，其纬向弯曲刚度B2应改用下面公式计算B2×102＝0.8+(2.5+2.45×Nt22/100)n2/100纬向弯曲滞后2HB2应改用下面公式计算2HB2×102＝-1.60+0.42×B2+0.03×Nt全文摘要
一种精纺毛型织物弯曲和剪切性能的预测方法，其特点是它包括下列步骤①对织物进行原料和工艺审核；②从待预测织物设计方案获取物理参数经纱和纬纱的线密度、成品织物中经纬纱排列密度、织物的经纬向紧度、织物组织循环中纱线的平均浮长；③选择常数；④利用方程计算未来织物的性能指标。本发明可由设计参数预测未来织物的弯曲性能和剪切性能，其精确度比传统的经验预测有了大幅度提高，可减少新品开发时的先锋试验数量，为织物手感和成形性等服用性能的定量预测奠定了重要基础，并可进一步完善现有面料CAD软件的着装模拟功能，开发面料性能预测的计算机辅助新功能。
文档编号G01N33/36GK1400465SQ02136739
公开日2003年3月5日 申请日期2002年8月30日 优先权日2002年8月30日
发明者王府梅 申请人:东华大学