基于物理性能的织物服用性能的预测研究

论文摘要

织物服用性能指用人的感观判断的织物性能，包括触觉风格（手感）、形态风格（如悬垂性）及舒适性等。本论文研究织物触觉风格、形态风格和热湿舒适性预测中必须的三项重要物理性能——织物剪切、压缩及透气性能预测的基本理论和更精确方法，目的是健全梭织面料性能设计的理论和方法体系，实现织物服用性能的科学预测。论文主要包括四部分工作：1．梭织物剪切性能预测从理论上推导出梭织物剪切刚度与织物组织、织物密度和经纬纱摩擦系数变化率之间的理论方程，鉴于摩擦系数变化率很难通过理论研究或直接测试进行定量表征，而且同一类型纱线间摩擦力大小主要与接触面积大小有关，不同类型织物的纱线间摩擦可能存在系统差异，所以通过实验对不同类型织物分别求取摩擦系数变化率与纱线直径等因素间的实验方程。分别以精纺毛型织物和化纤长丝织物为例，确定出经纬纱间摩擦系数变化率与织物组织及经纬纱接触面积等参数之间的实验方程，将实验方程与理论方程结合建立起这两类织物剪切刚度的预测方程。验证表明精纺毛型织物的剪切刚度预测平均误差率<10％，最大误差<20％。从理论上推导出织物剪切滞后量与织物组织、经纬密度及单一交织点剪切滞后之间的关系方程，同样采取实验方法分类求取了精纺毛型织物和化纤长丝织物的单一交织点剪切滞后与经纬纱接触面积等参数之间的关系方程，将实验方程与理论方程结合建立起两类织物剪切滞后的预测方程，验证表明精纺毛型织物的剪切滞后方程预测最大误差低于20％，平均误差在10％左右。2．梭织物压缩性能预测压缩性能是织物中纤维、纱线弯曲性能和几何结构共同作用的结果，压缩功和压缩滞后与初始厚度高度相关；利用经纬纱线线密度和织物组织建立了精纺毛型织物初始厚度的表达方程，验证表明该方程预测平均误差<10％，最大误差率<20％；分别采用线性模型、指数模型建立了压缩功预测方程，验证结果表明：方程对精纺毛型织物的预测的平均误差率<10％，最大误差率<20％，比较而言，线性模型简单，预测误差较小，而指数模型能更好地解释织物的压缩过程，预测结果比较稳定。分别采用线性模型和结构微元法建立织物压缩功损失量（压缩滞后）的预测方程，验证表明方程的平均误差15％左右，对比发现结构微元法较全面地考虑了影响压缩损失功的结构参数，预测精度稳定。3．梭织物透气性能预测实测分析了织物孔径分布、孔径与结构参数及透气性的关系，研究表明织物孔径在较宽范围内呈现由小到大，左偏不对称分布；纱线间孔隙和纤维间孔隙尺寸有比较明显的分界限，织物孔径大小与织物紧度及组织浮长等结构参数显著相关，织物透气受织物孔径影响显著，孔径与织物透气量的相关性一般在0.8以上。用流体力学的哈根—伯肃叶（Hagen-Poiseuille）定律推导出纱线间孔隙透气量（Q1）与织物结构参数的关系式，采用表观直径更准确地表达纱线间孔隙，并采用实验方法探讨了纱线表观直径与理论计算直径和相关结构参数之间的关系。实验证明利用哈根—伯肃叶公式可以表达织物透气的主体成分，即织物透气量主要取决于纱线表观直径、织物密度和厚度；用逐步回归分析方法探讨了织物中纤维间孔隙透气量（Q2）与结构参数的关系，得到了织物总透气量（Q）与纱线间孔隙透气量计算值（Q1）和织物总紧度（E）之间的关系方程；验证表明：除强捻纱、长丝交织织物外，方程对普通毛型织物预测的平均误差在13％以内。另外还建立了预测梭织物的透气性能的BP神经网络模型，两种方法的预测精度相当。4．织物服用性能设计预测系统精度的改进与已有实验方程的比较分析发现，本论文建立的梭织物物理性能的预测方程的精度有较大幅度的提高；用本论文建立的理论和方法构筑了织物服用性能预测设计的新系统，考查了新系统对织物基本风格和形态风格的预测精度，结果发现，新系统对织物基本风格预测结果更接近由实测力学量计算的基本风格，织物形态风格的判断准确度也有明显提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 织物服用性能的研究历史回顾
• 1.3 织物基本物性的研究历史回顾
• 1.3.1 织物剪切性能
• 1.3.2 织物压缩性能
• 1.3.3 织物透气性能
• 1.4 本论文主要研究内容和方法
• 参考文献
• 第二章 梭织物剪切刚度的预测研究
• 2.1 织物剪切刚度预测模型的理论推导
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 织物剪切变形中的力学方程
• 2.2 精纺毛型织物剪切刚度的预测模型
• 2.2.1 实验
• 1,μ₂）与相关因素间的关系分析'>2.2.2 摩擦系数变化率（μ₁,μ₂）与相关因素间的关系分析
• 1,μ₂）表达方程'>2.2.3 摩擦系数变化率（μ₁,μ₂）表达方程
• 2.2.4 精纺毛型织物剪切刚度的预测方程
• 2.2.5 预测精度考查
• 2.3 化纤长丝织物剪切刚度的预测模型
• 2.3.1 实验
• 1（μ₂）与相关因素之间的关系分析'>2.3.2 摩擦系数变化率μ₁（μ₂）与相关因素之间的关系分析
• 1（μ₂）的表达方程'>2.3.3 摩擦系数变化率μ₁（μ₂）的表达方程
• 2.3.4 不同类型织物摩擦系数变化率的比较
• 2.3.5 化纤长丝织物剪切刚度预测方程
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 梭织物剪切滞后性能的预测研究
• 3.1 织物剪切滞后的理论方程推导
• 3.2 精纺毛型织物剪切滞后预测模型
• 3.2.1 实验
• 3.2.2 交织点剪切滞后与织物结构参数之间的相关性
• 3.2.3 交织点剪切滞后的表达方程
• 3.2.4 精纺毛型织物剪切滞后预测方程
• 3.3 化纤长丝织物剪切滞后预测模型
• 3.3.1 交织点剪切滞后与织物结构参数间的关系讨论
• 3.3.2 交织点剪切滞后表达方程
• 3.3.3 不同类型织物交织点剪切滞后的比较
• 3.3.4 化纤长丝织物剪切滞后预测方程
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 梭织物压缩性能预测研究
• 4.1 织物压缩性能的初步探讨
• 4.1.1 试样与实验
• 4.1.2 织物压缩性能指标分析
• 4.1.3 压缩性能指标与结构参数之间的相关性分析
• 4.2 织物压缩功预测途径探讨
• 4.2.1 织物结构分析
• 4.2.2 织物厚度的表达方程
• 4.2.3 织物压缩功预测途径探讨
• 4.2.3.1 织物压缩功预测的线性模型
• 4.2.3.2 织物压缩功预测的指数模型
• 4.3 织物压缩滞后性能预测途径探讨
• 4.3.1 织物压缩损失功预测的线性模型
• 4.3.2 结构微元法
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 梭织物透气性能的预测研究
• 5.1 织物孔隙与结构及透气性能关系的实验研究
• 5.1.1 试样与实验
• 5.1.2 织物孔隙分布
• 5.1.3 织物结构参数对孔径的影响
• 5.1.4 织物孔隙与织物透气性的关系
• 5.2 织物透气性能的预测研究
• 5.2.1 纱线间孔隙透气量的理论推导
• 5.2.2 纱线表观直径探讨
• 5.2.3 纱线间孔隙透气量的计算值与织物透气量的关系
• 5.2.4 织物透气性能预测
• 5.2.5 织物透气性能预报精度验证
• 5.3 基于BP神经网络的精纺毛织物透气性能的预测
• 5.4 结论
• 参考文献
• 第六章 织物服用性能设计预测系统的改进
• 6.1 织物基本物性预测精度考查
• 6.1.1 织物剪切性能预测精度考查
• 6.1.2 织物压缩预测精度考查
• 6.2 已有设计预测系统及新系统建立
• 6.3 新系统预测精度考查
• 6.3.1 织物基本风格计算
• 6.3.2 基本风格预测精度比较
• 6.3.3 形态风格预测精度考查
• 6.4 结论
• 参考文献
• 第七章 结语与展望
• 7.1 结语
• 7.2 展望
• 致谢
• 学术成果及奖励