粘胶长丝加捻线的形态特征与数学模型.pdf
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1、第2 6 卷第2 期 2 0 0 5 年4 月 纺织学报 J o u m a lo fT h t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 6 N o 2 A p r ,2 0 0 5 粘胶长丝加捻线的形态特征与数学模型 顾平,管辛 ( 苏州大学材料工程学院,江苏苏州2 1 5 0 2 1 ) 摘要论述了丝织物中广为应用的并捻线、股线和抱合线3 种粘胶长丝加捻线的纵向和横向形态特征,并模拟 其加捻旋转,同时作行进运动的特点,建立了它们的数学模型,进而在数模基础上给出了它们各自形态的计算机模 拟显示结果。 关键词粘胶长丝;长丝加捻线;形态特征;数学模型;计算机模拟 中图分类号:T
2、 s1 0 1 1文献标识码:A文章编号:0 2 5 3 9 7 2 l ( 2 0 0 5 ) 0 2 0 0 3 3 0 4 M o r p h o l o 留f e a t u r e sa n dm a t h e m a t i c a lm O d e lo fv i s c o s et 稍s t e d6 l a m e n tt h r e a d s G UP i n g ,G U A NX i n ( s c _ I 1 0 0 Z 旷J 】1 4 k e r i o fE n 百,l e e 而n g ,舶o c 肠“ 跏觇瑙毋,S w b M ,五8 ,学“ 2 1
3、5 0 2 l ,劬i m ) A b s t r a c t D e s c r i b e dt l l em o r p h o l o g yf e a t u r e so ft h r e ev i s c o s et w i s t e df i l a m e n tt h r e a d s ,s u c ha sd o u b l e & t w i s t e dt h r e a d s ,p l y t w i s t e dt h r e a d sa n ds p i r a lt w i s t e dt h r e a d sw h i c hw e r e
4、w i d e l yu s e di ns i l k 址r i c s I nt h e1 i g h to ft h r e a d st w i s tp r o c e s s i n g c h 啪c t e r i z e db ym o v e m e n to fm t a t i n ga n da d v a n c i n gs i m u l t a n e o u s l y ,t h em a t h e m a t i c a Jm o d e lf o rt h e i rc o m p u t e rs i m u l a t i n gw e r e c
5、o n s t m c t e d ,a n db a s e do nt h i sr n o d e lm o r p h o l o g ys i m u l a t e dd i a g r a mo ft h r e ev i s c o s et w i s t e d6 l a m e n tt h r e a d sw e r ea l s op r e s e n t e d K e yw o r d sv i s c o s e6 l a m e n t s ;t w i s t e d6 l a m e n tt l r e a d ;m o r p h o l o g
6、yf e a t u r e ;m a t h e m a t i c a Im o d e l ;c o m p u t e rs i m u l a t i o n 长丝加捻线是丝织物中广为使用的一种材料。 由于加捻方式的不同,可呈现出不同的外观形态,使 所织织物的外观风格也会发生很大变化。文献 1 认为,最为常用的且形态上有明显差异的长丝加捻 线有3 种:1 ) 生成双绉类织物水浪型绉纹的并捻线; 2 ) 生成织锦缎等熟( 色) 织物经线风格的股线;3 ) 生 成碧绉类织物鱼鳞状绉纹的抱合线。研究长丝加捻 线的空间形态,建立数学模型进行计算机模拟和计 算机辅助设计,不仅是织物质感仿真和织
7、物c A D 的 一个组成部分,而且对专门生产纱线的企业来说,纱 线形态的仿真与c A D 系统更是企业根据市场变化 需求、高速高效投放产品、快速占领市场的金钥匙。 本文以粘胶长丝加捻线为例,介绍这3 种长丝加捻 线的空间形态特征及其数学建模的思路、方法及 结果。 1 粘胶长丝加捻线的形态特征 试验制作的3 种粘胶长丝加捻线试样的线型规 格及扫描图像如表1 所示。 1 1 纵向形态特征 长丝加捻过程是长丝纱线围绕其质心轴旋转并 表1 试样的线型规格及扫描图像 荸冀 线型规格及扫描图像 名称 一” 5 ,3 1 0 8d t e x 有光粘丝( 深色) + 5 2 7 7 5d t e x 有光
8、粘丝( 浅 并捻线色) 1 oT s 股线 抱合线 沿其轴向行进的复合运动过程,从而使长丝加捻线 纵向呈现空间螺旋线形态怛1 。文献 2 报道了加捻 纱线形态的理想模型为同轴的螺旋线模型,如图l 所示。 粘胶长丝是由若干根单丝并合而成的复丝,在 加捻之前,单丝之间应该是相互平行的。但加捻以 后,由于位于不同层柱处的单丝离轴心的距离不同, 它们就会有不同的捻角,捻角越大单丝的变形也越 大,处于长丝纱线外缘的单丝就会具有比内层为大 作者简介:顾平( 1 9 4 2 一) ,女,教授,博士生导师。主要从事纺织品结构、性能和标准的研究以及纺织品c A D 技术开发。 万方数据 PDF Watermar
9、k Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【3 4 】纺织学报2 0 0 5 年第2 期 f b ) 半径为r 的止圆柱体展开图 【a ) 理想的几侗结构【c ) 纱线表面半径为R 的正圆柱体展开图 图1 加捻纱线的理想螺旋形结构 的张力,既然认为单丝所形成螺旋形是沿丝线圆周 分布的,因此每一根有张力的单丝就都有一个向心 的压力,而且这个压力是外层大于内层。在这一力 系的作用下,外层的单丝向内层迁移,直至某一平衡 位置。此后,它又可能作为处于内层的单丝被从外 层挤入的单丝作用而从内层推出来。
10、张力愈不平 衡,这种单丝在长丝纱表面和中心之间周期性迁移 的现象愈显著,因此单丝最终在长丝纱中形成的轨 迹应该是一根半径时大时小的螺旋线。但是,由于 长丝纱在加捻时所有单丝的端部都被握持住,因此, 虽然有迁移,但迁移的幅度很小,迁移的频数与所加 的捻度有关3 1 。 1 2 横向形态特征 粘胶长丝加捻线横向结构特征主要是指单丝在 长丝线中的堆砌方式。如果设想这些单丝均具有圆 形的截面,在加捻扭矩的作用下,长丝纱线中的单丝 都有尽可能取得能量最小的倾向而呈紧密排列,形 成紧密聚集态结构( 见图2 ) 和空隙聚集态结构( 见 图3 ) 两种理想堆砌方式2J 。 在紧密聚集态 结构中,所有的单丝 都
11、围绕着一根或数 根芯丝形成一呈六 边形的外轮廊线,各 单丝之间互相接触。 当横截面内的单丝 根数或是芯丝数有 不同时,外轮廓线便 会愈来愈复杂,同时 图2 紧密聚集态结构 也会愈来愈偏离正六边形。 在空隙聚集态结构中,单丝在里层根芯丝的 周围被堆砌成一层一层的同心圆,相邻层次间单丝 的外轮廓均紧密接触。由图3 可见,当进入第三层 以后,同一层中的单丝之间已不能再紧密接触了,这 是与理想的六边形密堆砌结构不同之处,因此称它 为空隙聚集态结构。 图3 空隙聚集态结构 实测粘胶长丝加捻线的横截面图可以看到,尽 管单丝的实际堆砌方式与以上两种模型有一定差 别,但企图取得密堆砌结构的趋势是确实存在的,而
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