Створення параметричної моделі поверхні трикотажу переплетення ластик 2х2

Abstract

Метою даного дослідження є розробка алгоритму побудови моделей поверхні (макромоделей) трикотажу ластичних переплетень, придатних для тривимірного моделювання деформацій розтягу по ширині та прогнозування фізико-механічних характеристик трикотажних полотен та виробів. У процесі дослідження використано методи теоретичного аналізу, теорія сплайнів, засоби комп’ютерної графіки, засоби програмування. У ході дослідження встановлено, що для моделювання ряду фізико-механічних характеристик трикотажу переплетення ластик, що знаходиться у деформованому стані, доцільно використовувати геометричні моделі, що відтворюють геометрію поверхні трикотажу з високою точністю, але не мають деталізації на рівні волокон та ниток. За необхідності, значення повітропроникності, теплопровідності та пористості для таких моделей можуть бути враховані у вигляді відповідних коефіцієнтів. У той же час для розрахунку коефіцієнтів пористості та повітропроникності можна використовувати як експериментальні дані, так і моделі з більш високою деталізацією структури текстильного матеріалу (мезо-моделі). У ході дослідження сформовано набір геометричних характеристик зразків трикотажу переплетення ластик з рапортом більше 2-х. На плосков'язальному обладнанні 10-го класу вироблено зразки трикотажу переплетення ластик 2x2 з ПАН пряжі лінійної густини 31х2 текс. Зразки підвішувались у затискачах релаксометра типу «стійка» та поетапно навантажувались тягарцями вагою від 20 до 120 г з інтервалом 20 г. За допомогою фотокамери зафіксовано та визначено необхідні для моделювання геометричні характеристики поверхні трикотажу в умовно-рівноважному стані та у 6-ти дискретних станах розтягу. За отриманими даними побудовано параметричні 3D моделі поверхні трикотажу. Розроблено алгоритм побудови моделі поверхні (макромоделі) трикотажу переплетення ластик 2x2 у процесі розтягу у напрямку петельних рядів з урахуванням особливостей ситуативної зміни геометрії нитки всередині рапорту. Створено тривимірні параметричні макромоделі трикотажу переплетення ластик 2x2 у середовищі Autodesk Inventor.

Целью данного исследования является разработка алгоритма построения моделей поверхности (макромоделей) трикотажа ластичных переплетений, для трехмерного моделирования деформаций растяжения по ширине и прогнозирования физико-механических характеристик трикотажных полотен и изделий. В процессе исследования использованы методы теоретического анализа, теория сплайнов, средства компьютерной графики, средства программирования. В ходе исследования установлено, что для моделирования ряда физико-механических характеристик трикотажа переплетения ластик, находящегося в деформированном состоянии, целесообразно использовать геометрические модели, которые воспроизводят геометрию поверхности трикотажа с высокой точностью, но не имеют детализации на уровне волокон и нитей. При необходимости значение воздухопроницаемости, теплопроводности и пористости для таких моделей могут быть учтены в виде соответствующих коэффициентов. В то же время для расчета коэффициентов пористости и воздухопроницаемости можно использовать как экспериментальные данные, так и модели с более высокой детализацией структуры текстильного материала (мезо-модели). В ходе исследования сформирован набор геометрических характеристик образцов трикотажа переплетения ластик с рапортом больше 2-х. На плосковязальном оборудовании 10-го класса изготовлены образцы трикотажа переплетения ластик 2x2 из ПАН пряжи линейной плотности 31х2 текс. Образцы подвешивались в зажимах релаксаметра типа «стойка» и поэтапно нагружались грузиками весом от 20 до 120 г с интервалом 20 г. С помощью фотокамеры зафиксированы и определены необходимые для моделирования геометрические характеристики поверхности трикотажа в условно-равновесерм состоянии и в 6-ти дискретных состояниях растяжения. По полученным данным построены параметрические 3D-модели поверхности трикотажа. Разработан алгоритм построения моделей поверхности (макромоделей) трикотажа переплетения ластик 2x2 в процессе растяжения в направлении петельных рядов с учетом особенностей ситуативного изменения геометрии нити внутри рапорта. Созданы трехмерные параметрические макромодели трикотажа переплетения ластик 2x2 в среде Autodesk Inventor.

This study aims to develop an algorithm for constructing surface models (macro-models) of rib knitted structures, for three-dimensional modeling of tensile deformations in coursewise direction and predicting the physical and mechanical characteristics of knitted fabrics and products. During the research, methods of theoretical analysis, spline theory, computer graphics, programming tools have been used. As a result of the research, it was found that for modeling of some physical and mechanical characteristics of knitted rib structures in a deformed state, it is advisable to use geometric models that reproduce the geometry of the knitted fabric surface with high accuracy, but do not have detailed structure at the level of fibers and threads. If necessary, the values of air permeability, thermal conductivity and others porosity for such models can be taken into account under the form of appropriate indexes. At the same time, to calculate the coefficients of porosity and air permeability, one can use both experimental data and 3D models with a higher detailed structure of the textile material (meso-model). In the course of research a set of geometrical characteristics of samples of rib knits patterns is formed. Samples of 2x2 rib knits of PAN yarn of 31х2 tex have been made with a flat bed knitting machine of 10th gauge. The samples were suspended in the clamps of the relaxometer type "rack" and loaded with weights weighing from 20 to 120 g with an interval of 20 g. By means of the camera, the geometrical characteristics of the knitted surface in dry-relaxed state and in 6 discrete tensile states were recorded and determined. According to the obtained data, parametric 3D models of the knitted surface were built. An algorithm for constructing a macromodel of knitted rib 2x2 structure in the process of stretching in the coursewise direction, taking into account the peculiarities of the situational change in the geometry of the thread within the report has been developed. Three-dimensional parametric models of knitted surface (macro-models) of knitted 2x2 rib structures in the Autodesk Inventor environment have been created.