三维服装CAD中面料力学参数的获得方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种三维服装CAD中面料力学参数的获得方法及应用，面料力学参数为面料的定力伸长率、面料的剪切刚度、面料的面密度和面料的弯曲刚度；面料的定力伸长率和面料的剪切刚度的数值分别通过文献检索收集得到的；面料的面密度的数值是通过实际测量得到的；弯曲刚度的数值是通过面料悬垂性实测和面料悬垂性测试模拟得到的；3D服装模拟中面料的力学参数是采用如上所述的三维服装CAD中面料力学参数的获得方法获得的。本发明专利技术的一种三维服装CAD中面料力学参数的获得方法获得的各参数具有明确的物理意义，在3D服装模拟方法中能够实现精确地服装模拟。精确地服装模拟。精确地服装模拟。

【技术实现步骤摘要】
三维服装CAD中面料力学参数的获得方法及应用


[0001]本专利技术属于服装模拟
，涉及一种三维服装CAD中面料力学参数的获得方法及应用。

技术介绍

[0002]3D服装模拟是在虚拟人体表面，把服装衣片进行缝合模拟，获得服装在体表悬垂的形状。3D服装CAD中采用该技术，可通过评估虚拟服装，及时发现样版问题并进行修改，从而加快服装产品设计开发进程，减少产品开发的人力、物力等多方面成本。3D服装模拟被认为是物联网和人工智能相结合的工业4.0的核心技术，有望引领行业趋势。
[0003]尽管计算机图形学领域较早开始了3D服装模拟，在动画、游戏中人物服装的模拟目的是获得看起来像服装的形状，而且为了获得实时的服装动态变化效果，往往需要牺牲其物理真实性。服装在体表形成的形状可分为两个部分：和体表接触被人体支撑住的部分，这个部分形状主要取决于体表形成；未被支撑的部分则因为自重悬垂形成自由却稳定的力学状态，是体现不同服装风格和审美特点的部分，其形状主要取决于面料的力学性能。
[0004]服装不同于其它薄膜、薄板等连续体材料，是纤维经过纺纱、织造形成的纤维集合体，因此具有非连续性、非线形、粘弹性等复杂性，使得其悬垂预测非常困难。不同于动画和游戏中的服装模拟，CAD中的服装模拟需要精确模拟不同面料导致的形状差异。要获得精确的面料模拟，面料的力学模型和力学参数是关键，力学模型方面技术已比较成熟，目前CAD大都是采用粒子模型描述面料的力学行为，准确的面料力学参数输入是关键。这些参数总结如表1。
[0005]表1服装CAD中使用的面料力学参数
[0006][0007]目前服装CAD中三维服装模拟中采用的力学参数可分为两类：通过模拟面料悬垂性测试获得的虚拟参数和实际测量获得的参数。面料悬垂性一般通过把一圆形面料放置在一直径为其一半的圆形托盘上形成的形状来测试，不同面料会形成不同大小的投影面积、不同个数和大小的悬垂波形状，从而反映出不同的力学性能。因为悬垂性测试比较简单，设备也相对比较廉价，有些CAD系统里就建立了悬垂性模拟模型，对面料的悬垂性测试进行模拟，通过调整力学参数获得和实际悬垂性测试相近的形状，然后以该参数为该面料的虚拟
力学参数，用于该面料服装的模拟。
[0008]不同于薄膜或者薄板材料的变形，着装中面料的悬垂主要由自重引起，因此负荷很小，可是产生的变形却很大，尤其是弯曲，属于弹性力学中的小应力大应变问题。纺织领域开发了专门用于面料服用中变形的力学性能测试系统，主要有日本的川端面料风格仪KES
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FB、和澳大利亚的快速面料评测系统FAST。其它还有一种Fabric Test Kit(FTK)，仅在个别CAD系统中用到。
[0009]目前通过悬垂性测试模拟获得的虚拟力学参数仅能用于服装模拟，数值没有真实的物理意义，另外其用于服装模拟的准确性还未获得充分的确认。此外，该方法需要特定的面料悬垂模拟器，它不一定会包含在CAD系统中。如法国Lectra公司的三维服装模拟系统Modaris 3D Fit，其面料数据库中只能看到面料的悬垂模拟结果图，而不包含面料的悬垂模拟器。任一面料，需要根据(面料规格去面料库中找到最相近的面料(这些面料的悬垂效果和实相差也较大)，如果没有则需要把面料寄往法国的公司去进行测试和模拟，然后获得其参数，是个漫长和昂贵的过程。
[0010]KES
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FB系统因为测量原理和系统的精确性，其参数被广泛应用于CAD系统中，但是问题是该系统包含四个设备，价格昂贵。因为这些力学性能非商业测量项目，一般检测机构都不具备，只有少部分高校和研究机构才具备，所以服装设计中使用的面料的力学参数也不易获得。
[0011]FAST系统很多时候被作为KES
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FB系统的较低价替代品，其参数也被用于CAD系统，甚至有些CAD系统能采用这两个系统的参数进行模拟。但因其测量原理和参数的局限性，其参数在服装模拟中的精确性尚待考证。
[0012]总而言之，目前各个服装CAD用的面料力学参数有虚拟、有实测，虚拟参数中有些无量纲，有些和实测参数类似；实测参数因为不同测量系统，其参数的单位和数值范围也不同。纺织材料力学的复杂性，性能参数的多样性，测试系统的差异，这些会造成CAD使用中输入参数的困难甚至错误。服装CAD中仍然急需一个提能供有明确物理含义的力学参数用于精确的面料模拟的简便方法。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种三维服装CAD中面料力学参数的获得方法及应用。
[0014]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0015]三维服装CAD中面料力学参数的获得方法，面料为梭织面料，面料力学参数为面料的定力伸长率、面料的剪切刚度、面料的面密度和面料的弯曲刚度；
[0016]面料的定力伸长率的数值为区间[a,b]内的任一值，a和b分别为通过文献检索收集得到的不同纤维材料和组织结构的312种以上梭织面料的KES
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FB川端风格仪测得的拉伸应力为500cN/cm时伸长率(EMT)的数值的最小值和最大值；
[0017]面料的剪切刚度的数值为区间[c,d]内的任一值，c和d分别为通过文献检索收集得到的不同纤维材料和组织结构的312种以上梭织面料的KES
‑
FB川端风格仪测得的剪切刚度的数值的最小值和最大值；
[0018]面料的面密度的数值是通过实际测量得到的；
[0019]面料的弯曲刚度的数值的获取步骤如下：
[0020](1)进行面料悬垂性实测得到悬垂形成的悬垂波数，根据悬垂波数确定对应的弯曲刚度取值范围；
[0021]悬垂波数与弯曲刚度取值范围的对应关系为：悬垂波数≤4，弯曲刚度≥120μN
·
m；悬垂波数＝5，60μN
·
m≤弯曲刚度<120μN
·
m；悬垂波数＝6，25μN
·
m≤弯曲刚度<60μN
·
m；悬垂波数＝7，10μN
·
m≤弯曲刚度<25μN
·
m；悬垂波数＝8，4μN
·
m≤弯曲刚度<10μN
·
m；
[0022](2)不断从对应的弯曲刚度取值范围内选取弯曲刚度值，并结合所述面料的定力伸长率的数值、所述面料的剪切刚度的数值和所述面料的面密度的数值进行面料悬垂性测试模拟，直至模拟得到的悬垂系数与实测得到的悬垂系数的偏差(偏差＝|实测得到的悬垂系数
‑
模拟得到的悬垂系数|/实测得到的悬垂系数
×
100％)低于5％，最后一次选取的弯曲刚度值即为所要获取的面料的弯曲刚度的数值。
[0023]作为优选的技术方案：
[0024]如上所述的三维服装CAD中面料力学参数的获得方法，步骤(2)中，从对应的弯曲刚度取值范围内选取的弯曲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三维服装CAD中面料力学参数的获得方法，其特征在于，面料为梭织面料，面料力学参数为面料的定力伸长率、面料的剪切刚度、面料的面密度和面料的弯曲刚度；面料的定力伸长率的数值为区间[a,b]内的任一值，a和b分别为通过文献检索收集得到的不同纤维材料和组织结构的312种以上梭织面料的KES
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FB川端风格仪测得的拉伸应力为500cN/cm时伸长率的数值的最小值和最大值；面料的剪切刚度的数值为区间[c,d]内的任一值，c和d分别为通过文献检索收集得到的不同纤维材料和组织结构的312种以上梭织面料的KES
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FB川端风格仪测得的剪切刚度的数值的最小值和最大值；面料的面密度的数值是通过实际测量得到的；面料的弯曲刚度的数值的获取步骤如下：(1)进行面料悬垂性实测得到悬垂形成的悬垂波数，根据悬垂波数确定对应的弯曲刚度取值范围；悬垂波数与弯曲刚度取值范围的对应关系为：悬垂波数≤4，弯曲刚度≥120μN
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m；悬垂波数＝5，60μN
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m≤弯曲刚度<120μN
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m；悬垂波数＝6，25μN
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m≤弯曲刚度<60μN
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m；悬垂波数＝7，10μN
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m≤弯曲刚度<25μN
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓群，宁晨辰，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：