纬编针织物线圈结构研究与计算机仿真

摘要

纺织CAD技术是高科技技术在纺织工业中应用的重要一环，针织物结构研究是针织CAD技术应用的理论基础。针织物结构研究可建立针织物结构模型，良好的线圈单元模型是准确研究针织物结构性能的前提条件。由于针织物结构形态复杂，国内在针织物结构研究，尤其是针织物线圈结构模型的研究方面，缺乏完善的理论分析与科学研究方法。 本文从针织物线圈结构形态分析着手，运用非均匀有理B样条曲线建立了针织物线圈结构模型，并在线圈单元模型建立的基础上分析了织物组织结构，建立了具有较好适用性的针织物结构模型，运用图像处理原理与技术实现了针织物结构的计算机仿真，解决了线圈立体结构的仿真问题，为针织物风格效果的模拟打下了基础。本文运用数学建模、图像技术和计算机仿真技术等方法，在针织物结构分析与建模方法等方面做了不少创新性研究，取得了预期研究成果。主要研究成果和结论为： (1) 论文由针织物线圈结构力学特征分析着手，在线圈非线性形态建模全新的研究领域进行了大量的理论研究与探索，对线圈结构建模分析作了深入分析与研究，为研究针织物结构建模提供了新方法。在对线圈建模的相关理论深入研究基础上，运用非均匀有理B样条曲线首次建立了非线性纬编线圈单元模型和组织结构模型，分析研究了线圈模型形态及形态控制的方法。 (2) 针对经典Peirce线圈模型与实际线圈结构曲线形态吻合度不够理想等问题，通过对实际线圈结构进行大量深入研究的基础上，提出了运用NURBS曲线建立了形态可控的针织纬编线圈结构模型的新观点，在织物复杂的非线性结构形态模拟方面取得了十分有效进展；论文在线圈结构模型建立的基础上，运用NURBS曲线建立了织物组织结构，为研究分析不同组织的织物性能提供了有效的研究方法。 (3) 在线圈单元模型建立与分析的基础上，分析了织物组织结构建立的方法，运用B样条曲线建立了针织物多种基本组织结构模型，并求解了三种基本组织结构模型中数据点的值，在基本组织结构模型建立的基础上，建立了变化组织的结构模型。计算了线圈模型的线圈长度，求解了线圈模型曲线上型值点坐标，运用曲线上离散的数据点反求线圈模型曲线的数学解析式，使线圈单元模型有了更好的实用性，同时使理论分析更具实用应用价值，对织物产品设计与开发、及工艺参数的优化有较好的指导意义。 (4) 在线圈结构建模分析研究的基础上，用实验的方法准确的验证了B样条曲线线圈模型的实用性：在研究结果的误差分析方面，运用了回归分析方法求解线圈模型的线圈长度和实际测量线圈长度之间的关系，得到了实际织物线圈长度预测的线性回归方程，为针织物的产品开发及织物性能研究等提供了十分有益的参考。 (5)在线圈结构建模仿真分析研究的基础上，设计、开发了针织物结构仿真软件的系统框架，基于OpenGL三维图像系统的原理与方法，开发了线圈单元模型及组织结构模型NURBS曲线显示的程序。所开发的软件流程清晰，结构合理，程序简捷，仿真效果较好、实用性强。 国内针织物结构模型的研究尚处于研究初期，缺乏有效的研究理论和分析设计方法的指导。本课题的研究在针织物线圈结构建模理论研究与计算机织物仿真方面作了一些有益的探索与尝试，特别在线圈结构建模分析研究方面取得了积极进展，建立了具有较好适用性的针织物结构模型，为针织物结构模型的深入研究和仿真奠定了基础。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3论文研究的主要内容

第二章针织物线圈结构建模研究

2.1纬编针织物线圈结构形态分析

2.2线圈单元模型的建立

2.2.1线圈模型建立的条件设定

2.2.2NURBS曲线的数学基础

2.2.3线圈单元模型的B样条描述

2.2.4线圈单元模型的针织工艺描述

2.3线圈模型的形态控制与参数计算

2.3.1线圈结构模型曲线型值点的计算

2.3.2线圈结构模型的形态控制分析

2.3.3线圈结构模型曲线控制顶点的求解

2.3.4线圈结构模型线圈长度的计算

2.4针织物组织结构模型的建立

2.4.1基本组织的结构模型研究

2.4.2变化组织的结构模型研究

2.5结论

第三章线圈结构模型的实验验证

3.1针织物几何结构的主要参数

3.2线圈模型验证实验

3.2.1实验准备

3.2.2实验数据

3.3线圈模型参数的计算

3.3.1平纹组织线圈长度分析

3.3.2双反面组织线圈长度分析

3.4实验结果分析研究

3.4.1线圈外观形态分析

3.4.2线圈长度分析

第四章针织物结构仿真系统设计

4.1织物结构仿真系统结构分析

4.1.1系统结构框架

4.1.2系统主要模块功能分析

4.1.3系统模块中主要的类及功能分析

4.2针织物仿真绘图系统设计

4.2.1针织物结构仿真绘图系统设计

4.2.2针织物仿真绘图系统的渲染设置

4.3线圈及织物组织模型曲线的生成分析

4.3.1织物模型曲线显示的编程步骤

4.3.2线圈及组织结构曲线数据算法

4.3.3线圈及组织结构NURBS曲线的生成

第五章针织物组织结构仿真研究与实现

5.1OpenGL原理与特点

5.2OpenGL系统中的色彩模式

5.3针织物结构三维仿真分析研究

5.3.1坐标变换

5.3.2纱线外观风格研究

5.3.3纱线的消隐

5.4针织物结构计算机仿真的实现

5.4.1针织物结构仿真软件功能分析

5.4.2针织物结构仿真实例分析

第六章结论

参考文献