本发明专利技术公开了一种织物成型性的评价方法，按如下步骤进行：(1)取一织物试样，把它平整的平铺在支持托盘上，并对织物试样施加准约束力；(2)使褶皱逐渐增加；(3)得到完整的织物成型后的多幅扫描图像；(4)通过自动拼接技术将采集到的多幅图像数据拼接到一块，然后将所有数据导出；再利用数据处理软件对采集的数据建立数学模型；(5)最后再将截面曲线展开，根据展开的图像对织物试样进行分析；(6)经过对三维模型的优化处理，根据模型的数学分析，计算出织物的成型性。本发明专利技术能够更好的使试样受均匀、可控、随机的变形约束力；作用于试样的强迫变形力和试样的变形位移可调；对具有不同成型性能的织物有较好的区分度，具有更好的准确性、可靠性以及可操作性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种织物成型性的评价方法及装置，特别涉及一种纺织物成型性的评价方法及装置，属于纺织品成型性测试领域。
技术介绍
目前，对织物成型性的研究主要集中在适形原理分析、成型性实验以及成型性模拟等方面。研究方法主要有以下三种(I)从织物的剪切性能入手，研究织物的变形机理。在织物的适形性研究中，从织物的剪切性能入手研究得最多。剪切学说认为，织物 圆滑、无皱褶变形达到的临界条件是经纬纱线间的锁定角——经纬纱线之间最大的允许变化角度。然而，目前还没有提出计算锁定角的实用方法，唯一方法还是实验法，常用的是剪切框测试法。织物的初始剪切模量、剪切变形能和剪切恢复率都可以作为评价织物适形能力的参数。有人用剪切框获得了不同织物的剪切锁定角。并对剪切框(图I)进行了改进，发现纱线宽度的减小与起皱有密切的关系。也有人对平纹、斜纹、五枚经面缎纹和八枚缎纹以及经编和纬编结构的玻璃纤维织物预成型进行研究，测定了机织物在不同方向上的拉伸性质以及机织物的锁定角，并将织物参数与锁定角联系了起来。还有文献运用不同的方法获取了剪切力与剪切角的关系，认为褶皱与变化的剪切角有关，而剪切角由初始扭曲、摩擦阻力和弹性阻力的简单累计构成。也有将销钉铰接模型应用到复合材料成型中的。Pan和Carnaby假定单位纤维细胞对外部剪切力的初始反应体现在纤维的弯曲和密集区的滑移。应用单位纤维细胞内纤维排列方向的密度函数来得到滑移区和非滑移区的比例。PiOdromou和Chen考虑到平纹织物的单位组织，提供了一个几何模型来预测织物中出现褶皱等疵点的几率。Asvadi和Postle应用线性粘弹性理论来分析高剪切应力下织物的剪切性能,他们对机织物在大的剪切变形下的粘弹性和摩擦力进行了大量研究。Grosberg和Park针对机织物在剪切变形的基础上提出了一个机械模型，该模型考虑到了纱线的卷曲，在这之前因为数学上的复杂性忽略了纱线的卷曲，除此之外，他还修正了剪切时经纬纱交织处的错误的摩擦公式，较之以前的模型，该模型给出的理论结果更佳。T. A. Nestor等运用画框剪切装置对热塑性复合材料成型过程中的层内剪切现象进行了实验研究，加深了对板材成型的力学理解，通过与其它流变数据相结合，建立数学模型，用于复杂成型情况的数值模拟的输入。这些研究方法和研究结果的局限性在于它们只适应于单层织物，不适应多层织物，而工业上通常采用多层。而且这方面的研究多以机织物为代表，使用的模型多是Mack和Taylor专利技术的销钉铰接模型，这些模型往往假设纱线之间是不滑移的。这种假设具有一定的局限性，因为织物在成型时，如箱包、鞋帽和复合材料的加工过程中，经纬纱之间的滑移往往是不可避免的。关于织物剪切性能的研究，多用剪切锁定角来界定织物的起皱极限。研究者对剪切锁定角进行了很多研究，但是剪切锁定角多用于机织物的起皱界定，并且基于铰链连接模型的假设。(2)从研究织物的悬垂性入手研究织物在自重作用下的适形效果，可在一定程度上体现织物的适形性。Chu等人专利技术了一种悬垂测量仪，并使用这种仪器研究了织物悬垂的弯曲和剪切影响，通过大量的实验数据的统计分析，Chu得出了悬垂效果和剪切刚度、以及弯曲刚度有关的结论。该仪器为悬垂研究奠定了一定的基础。MOTooka等人分析了悬垂系数和织物力学性能的关系，数据统计显示织物的弯曲刚度和重量是织物悬垂系数的决定性因素。Amirbayat和Hearlel评述了模拟织物悬垂的研究工作，指出织物的悬垂褶皱是织物的双曲变形产生的，同时指出织物的弯曲刚度、剪切模量在织物悬垂效果中起重要作用。·研究表明，织物的悬垂性与成形性有一定关系，但不完全一致，织物的悬垂不受外力，只在自重作用下变形，而成型性要求织物在小应力作用下变形，所以用织物的悬垂性来反映其成型性是不全面的。(3)从半球模压试验入手，用特制的半球模具冲压织物，迫使织物在较大的应力下发生变形，然后通过织物在模压半球上成形后的外观反映织物的适形能力。Mohammed, C. Lekakou和M. G. Bader采用双半球模具对织物进行扣压成型,模具包括两部分，上面的部分是聚甲基丙烯酸甲酯PMMA(透明的有机玻璃)制成的模块，以便观察织物的变形情况。在该模块中间部分取一个半径为IOOmm的半球空间。模具下半部分用铝制成，在基座中心有一个半径97mm的与上半球相匹配的半球。试验前，先用粗钢笔在织物试样上画出20*20的小格，待成型后，观察经纬纱线在交织点处的角度变化，将变形前后经纬纱线之间的角度变化称为剪切变形角。他们对平纹松散织物、斜纹、缎纹以及平纹紧密织物进行了试验，通过该方法分析了织物的变形规律。发现平纹松散组织和斜纹组织的剪切变形角最大为56度，其次是缎纹组织52度，最后是平纹紧密组织48度，说明了织物变形难易的原因。Ji Seok Lee等采用半球冲压装置分析了平面边框夹持力对成型形状的影响，尤其是对NCF无屈曲织物非对称性成型的影响，如图4所示。他在边框夹持器上放置不同的载荷来施加夹持力，使夹持力从O. 5到61. 4kgf变化。通过测量NCF织物中纤维角度的变化，认为边框夹持力对纤维角度的局部变化起到积极影响，在边框夹持区域内，NCF织物的非对称剪切变形得到改善。O. Rozant等利用半球状活塞装置，对几种织物进行了冲压成型测试，定义了面积拉伸率Ra即成型后的面积与初始面积的比值。利用这一指标表征织物的成型能力，该值越大，成型性越好。这种方法适用于延伸性较大的针织物或者弹性很好的膜材料的成型预测。半球成型实验方法简单、结果直观，在很大程度上反映了织物在外力作用下的变形行为，学者们所用的半球成型装置，多是采用一阳一阴两个半球模具，对放置在中间的织物进行模压，使之在半球表面成型。或者使用半球状冲头，对织物进行冲压，使织物在半球表面变形。半球成型试验使织物各部位同时受较大且均衡作用力，并迫使织物产生一定伸长，更适于预测弹性膜材料的成型性。但是，半球成型实验法对织物的约束力往往都比较大，以约束织物不能滑移，一旦织物滑移就容易造成织物的不对称运动，使实验难以进行。因此，半球成型实验法不能很好的模拟织物在小应力条件下的适形能力。另外，阴-阳模半球成型实验法要求阴模与阳模的圆心相同，否则会造成压力不均匀。同时阴模与阳模之间的最小间距须与织物的厚度相一致，否则就会造成压力过大，或过小。 (4)从拍照入手，获得织物在特定球表面的成型形状，然后采用图像分析技术来计算评定织物的成型能力。专利CN200910018383. 4，提出了一种织物成型性的评价方法及装置，该方法和装置结构简单，操作方便，织物的成型性的测试奠定了一定的基础。但该方法需要人工事先在织物试样上面画上多个同心圆，而且在用成像装置摄取织物试样成型的皱褶的样式时，有时会发现变型后的同心圆曲线会因为遮挡而不连续，影响后续的数据分析处理效果。因此，在已有的研究方法中，无论是半球冲压法还是悬垂法，都难以有效地模拟织物成型过程中的的受力特点。针对衬布、玻璃纤维复合材料制品、复合医用夹板、箱、包、鞋、帽的成型特点，研究一种高效精准的织物成型能力的评价方法，是十分必要的。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，我们从2009年就开始了 “纺织复合材料基布成型性评价及模拟研究本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种织物成型性的评价方法，其特征在于，按如下步骤进行：？(1)取一织物试样，把它平整的平铺在支持托盘上，并对织物试样施加准约束力；？(2)通过驱动装置推动物体模型，顶取织物试样，使织物试样表面出现皱褶，并使褶皱逐渐增加；？(3)运用三维扫描装置对织物试样进行多次扫描，每扫描一次后，使织物试样与扫描装置相对转动一定角度继续扫描，直至将织物试样转动一周，得到完整的织物成型后的多幅扫描图像；？(4)通过自动拼接技术将采集到的多幅图像数据拼接到一块，然后将所有数据导出；再利用数据处理软件对采集的数据建立数学模型，并对数学模型进行整合和松弛，使得数学模型表面更加光滑、更加符合织物试样；？(5)接着创建一个“特征”，利用“特征”对数学模型坐标进行调整；之后根据坐标轴获得数学模型的截面曲线；最后再将截面曲线展开，根据展开的图像对织物试样进行分析；？(6)经过对三维模型的优化处理，根据模型的数学分析，计算出织物的成型性。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈韶娟，马建伟，孙亚宁，张潭，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：
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