CN115125646A - 一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三维织造方法领域，具体是一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其具体步骤如下：S1、管状三维机织物组织图的构作原理；S2、提出相应的管状三维机织物组织图矩阵模型；S3、根据所提出的矩阵模型，借助计算机绘图程序，通过本发明的三维机织方法，以三维机织物作为管壁，并借鉴管状织物而提出的管状三维机织物构作规律，专门针对管状三维机织物组织图建立了相应的矩阵模型，进而实现管状三维机织物结构参数化设计，即一旦确定管壁组织结构后，就能按本发明提出的方法实现管状三维机织物组织图矩阵；同时在其他条件不变的条件下管壁厚度可根据所选三维机织物的层数变化进行调控，管径大小可根据总经根数变化进行调控。
Description
技术领域
本发明涉及三维织造方法领域，具体是一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法。
背景技术
管状复合材料作为管道、衬套、罩壳等构件，在石化、建筑、航空航天等领域应用广泛。传统的加工方法是通过纤维或织物缠绕并经树脂粘结后固化成形，由于层间仅依靠树脂粘合，在高温高湿环境中或受交变外力作用时极易导致分层破坏[1]。如管壁采用层间具有专门纱线起固定作用的三维机织物，并结合管状织物的构作方法设计出管状三维机织物，再与基体复合形成的管状三维复合材料则抗分层破坏能力增强，整体力学性能得以提高。
目前有关管状三维机织物及其复合材料的研究主要有以下文献：例如周申华、孙志宏等[2-4]提出了立体管状织物的三维圆织法及相应的组织图设计，并建立单胞几何模型，实现弹性性能预测。吕丽华等[5]对异形三维圆管状机织复合材料的压缩性能研究发现，轴向压缩性能明显优于径向，虽然破坏模式以剪切为主，但无明显的分层现象，材料仍表现出良好的整体性。ZHU等[6]设计出以玄武岩纤维管状三维机织物为增强体的管状复合材料，讨论了管壁层数、内径与其轴向压缩性能的关系，结果表明随内径和层数的增加，轴向承载和能量吸收能力也增加。王黎黎等[7,8]设计了以芳纶纤维为原料4层角联锁组织为管壁的三维管状织物的设计方法，并与同纤维四层平纹织物粘合而成管状复合材料的力学性能进行对比，结果显示前者拉伸强度明显高于后者。此外,朱红等[9]设计出三角形、菱形、方形、类圆形等不同截面形状的三维孔管状织物结构件，并讨论了尺寸结构参数与边长、面积、体积等关系。黄晓梅[10]研究了管状三维机织物的织造工艺，特别针对玻纤、碳纤等高性能纤维织造过程中易出现起毛、起球和折断等，给出了提高可织性的建议。上述有关管状三维机织物的研究主要集中在成形方法和设备、力学性能织造工艺等方面。
三维织造的方法有多种，其中基于平织机的单梭口织造是目前应用最多，设备投资较少的织造方法[11]。组织图设计是基于平织机加工管状三维机织物设计的重要内容。组织图设计对于管壁为单层机织物的普通管状织物相对简单，而管状三维机织物则相对复杂，如何建立组织矩阵模型是计算机辅助织物组织设计的重要基础，也是提高设计效率的手段。目前已有的三维机织物矩阵模型主要针对正交、角联锁和接结多层等平面型三维机织物[12,13]，针对管状三维机织物交织规律、组织矩阵模型的研究尚不多见。本文在结合管状织物和三维机织物交织规律的基础上，提出一种平织机加工管状三维机织物的设计方法及矩阵模型，为提高该类组织的设计效率提供参考。
如中国专利号为201510531909.4的重平垂纱组合式三维机织物的结构设计织造装置及工艺中，以正交、准正交三维结构单元为基础，确定三维织物结构单元层数和各层结构；并将垂纱以重平组织交织的方式引入，连接三维织物结构单元层，完成重平垂纱组合式三维机织物的经向结构图、组织图和上机图，然后在织造装置上完成重平垂纱组合式三维机织物的织造。本发明的垂纱以重平组织交织的方式引入弥补以常规引入方式带来的织物厚度方向上纱线分布不均，布面不平整的缺陷；另一方面组合结构可以发挥出不同三维机织物结构的性能特点，其作为复合材料的预制件，在力学性能方面具有极强的可设计性，能够更好的适应现代技术对复合材料的性能要求，侧重于结构的设计跟制备，正交跟准正交的结合、捆绑纱的固定，是单面且平面的结构，在面对不同的三维机织物无法做出有效且规律性的总结，大大降低了设计效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法。
一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其具体步骤如下：
S1、管状三维机织物组织图的构作原理：
(1)选定某种三维机织物作为管壁，从而得到表组织；
(2)表组织按“底片翻转”法得到里组织；
(3)根据表里经、表里纬排列比，比例为1:1，按照分层织制的方法，确定管状三维机织物的组织图；
S2、提出相应的管状三维机织物组织图矩阵模型：
(1)组织矩阵的列和行分别表示经纱和纬纱，用“1”、“3”、“0”和“5”分别表示表组织经浮点、里组织经浮点、表里组织纬浮点和层提升点；
(2)管状三维机织物组织图矩阵W由管壁的表组织矩阵B和里组织矩阵L，按表里经排列比、表里纬排列比，按照1:1相互嵌入并根据分层织制原则，设置里纬与表经相交处的层提升点矩阵C，并通过矩阵Kronecker叉积运算即可实现；
S3、根据所提出的矩阵模型，借助计算机绘图程序：遍历矩阵元素并打印不同符号，其中通过元素“1”、“3”、“5”、“0”分别表达表组织经浮点、里组织经浮点、层提升点、表里组织纬浮点，再对应分别打印“■”、“×”、“○”、“□”，即可实现组织图的自动绘制。
所述的步骤S1的(1)中，管壁可选三维机织物可为正交型管状三维机织物、角联锁型三维机织物、接结多层型三维机织物类。
所述的步骤S2中对于管状三维组织矩阵模型建立分三个步骤：
(1)分析管壁三维机织物组织的交织规律，得出对应的表组织矩阵B；
(2)根据“底片翻转”法，通过对表组织矩阵B，先执行元素置换，再调整列序，可得到里组织矩阵L；
(3)根据表里经、表里纬的排列比，运用矩阵Kronecker积的方法，实现表组织矩阵和里组织矩阵的相互嵌入，并设置层提升点矩阵C实施里纬处表经提升点赋值的操作，从而获得管状三维机织物组织矩阵W；
上述步骤(1)中用于管壁的三维机织物包括贯穿正交、角联锁组织类；
步骤(2)中，对矩阵B的“底片翻转”操作包括“底片”和“翻转”两个过程，前者可通过对矩阵B的元素先实施元素“0”置换为“3”，后实施元素“1”置换为“0”的操作来实现；后者可通过对矩阵B的列实施调序来实现；
由于Matlab程序擅长对矩阵进行相关操作，故“底片”、“翻转”过程可分别运用find函数和fliplr函数实现，其中find函数可实现寻找矩阵中指定的元素，并用其他元素置换的功能，fliplr函数可实现将矩阵元素列的次序进行左右镜像调序；
所述的步骤(3)中基于Kronecker积对表、里组织矩阵的处理通过建立公式实现；
其中表组织矩阵B,里组织矩阵L以及层提升点矩阵C，为行、列均相同的同维度矩阵，矩阵B中元素“1”、“0”分别表示表组织经、纬浮点，矩阵L中元素“3”、“0”分别表示里组织经、纬浮点，矩阵C元素均为“5”表示层提升点，即织里纬时表经需要提升的点；叉积元
所述的步骤S2的(2)中关于具体矩阵W的元素赋值过程分为三个步骤，具体如下：
b、矩阵W中偶数列与偶数行相交的位置赋值里组织矩阵L元素，可通过
实现；
c、矩阵W中奇数列即表经与偶数行即里纬相交的位置均赋值元素“5”，可通过
实现；
c、矩阵W中奇数列与偶数行相交的位置均赋值元素“5”，可通过
实现；
d、矩阵W等价于上述a、b、c三个步骤按下式求和获得：
所述的矩阵W由矩阵B,L,C分别与叉积元K1,K2,K3,叉积后相加得到；其中层提升带矩阵C是和表组织矩阵B或里组织矩阵L同维度的矩阵，其元素均为“5”，代表织里纬时表经的提升点；这里表组织矩阵B、里组织矩阵L分别与叉积元矩阵K1,K2,叉积，其作用是实现表里经、表里纬分别按照1:1相互嵌入，而矩阵C与叉积元K3叉积的作用是实现织里纬时表经需全部提升的作用，该过程可调用Matlab的kron函数实现。
所述的步骤S1-S3可以实现对管状三维机织物参数在设计上的可调控性，例如在纤维或纱线细度规格以及织造参数不变的情况下管壁三维机织物层数的变化实现对管壁厚度的调控，通过总经根数的变化实现对管径大小的调控，以适应不同产品设计的需求。
本发明的有益效果是：通过本发明的三维机织方法，以三维机织物作为管壁，并借鉴管状织物而提出的管状三维机织物构作的规律，专门针对管状三维机织物组织图建立了相应的矩阵模型，进而实现管状三维机织物结构参数化设计，即一旦确定管壁组织结构后，就能按本发明提出的方法实现管状三维机织物组织图矩阵；同时在其他条件不变的条件下管壁厚度可根据所选三维机织物的层数变化进行调控，管径大小可根据总经根数变化进行调控；为丰富管状三维机织物品种，以及加速该类型设计效率，给出优化的组织图设计策略奠定相应的理论基础。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的纬纱贯穿型正交组织管状三维机织物透视结构示意图；
图2为本发明的纬纱贯穿型正交组织管状三维机织物横截面结构示意图；
图3为本发明的纬纱贯穿型正交组织示意图；
图4为本发明的纬纱贯穿型正交组织管状三维机织物表组织图；
图5为本发明的纬纱贯穿型正交组织管状三维机织物里组织图；
图6为本发明的纬纱贯穿型正交组织管状三维机织物管状三维组织图；
图7为本发明的经纱贯穿型角联锁管状三维机织物的角联锁交织示意图；
图8为本发明的经纱贯穿型角联锁管状三维机织物的表组织图；
图9为本发明的经纱贯穿型角联锁管状三维机织物的里组织图；
图10为本发明的经纱贯穿型角联锁管状三维机织物的管状三维组织图；
图11为本发明的接结多层型(三层平纹下接上接结)管状三维机织物的表组织图；
图12为本发明的接结多层型(三层平纹下接上接结)管状三维机织物的里组织图；
图13为本发明的接结多层型(三层平纹下接上接结)管状三维机织物的管状三维组织图；
图14为本发明的管状三维机织物矩阵形成示意图；
图15为本发明的接结多层型(两层2/1斜纹下接上接结)管状三维机织物组织图的表组织图；
图16为本发明的接结多层型(两层2/1斜纹下接上接结)管状三维机织物组织图的里组织图；
图17为本发明的接结多层型(两层2/1斜纹下接上接结)管状三维机织物组织图的管状三维组织图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图17所示，一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其具体步骤如下：
S1、管状三维机织物组织图的构作原理：
(1)选定某种三维机织物作为管壁，从而得到表组织；
(2)表组织按“底片翻转”法得到里组织；
(3)根据表里经、表里纬排列比，比例为1:1，按照分层织制的方法，确定管状三维机织物的组织图；
S2、提出相应的管状三维机织物组织图矩阵模型：
(1)组织矩阵的列和行分别表示经纱和纬纱，用“1”、“3”、“0”和“5”分别表示表组织经浮点、里组织经浮点、表里组织纬浮点和层提升点；
(2)管状三维机织物组织图矩阵W由管壁的表组织矩阵B和里组织矩阵L，按表里经排列比、表里纬排列比，按照1:1相互嵌入并根据分层织制原则，设置里纬与表经相交处的层提升点矩阵C，并通过矩阵Kronecker叉积运算即可实现；
S3、根据所提出的矩阵模型，借助计算机绘图程序：遍历矩阵元素并打印不同符号，其中通过元素“1”、“3”、“5”、“0”分别表达表组织经浮点、里组织经浮点、层提升点、表里组织纬浮点，再对应分别打印“■”、“×”、“○”、“□”，即可实现组织图的自动绘制，提高该类织物组织图的设计效率。
所述的步骤S1的(1)中，管壁可选三维机织物可为正交型管状三维机织物、角联锁型三维机织物、接结多层型三维机织物类，需要注意的是，为保证管状三维组织的结构一致性和完整性，上机织制时，其总经根数应是完全组织经纱数的整数倍。
通过本发明的三维机织方法，以三维机织物作为管壁，并借鉴管状织物而提出的管状三维机织物构作的规律，专门针对管状三维机织物组织图建立了相应的矩阵模型，进而实现管状三维机织物结构参数化设计，即一旦确定管壁组织结构后，就能按本发明提出的方法实现管状三维机织物组织图矩阵；同时在其他条件不变的条件下管壁厚度可根据所选三维机织物的层数变化进行调控，管径大小可根据总经根数变化进行调控；为丰富管状三维机织物品种，以及加速该类型设计效率，给出优化的组织图设计策略奠定相应的理论基础。
如图1和图2所示，正交型管状三维机织物根据管壁分为经纱贯穿型和纬纱贯穿型两种；图1为纬纱贯穿型正交组织管状三维机织物结构示意图，其中a、b和c分别代表为经纱、地纬纱和贯穿纬纱。
由图1的透视图，该管状三维机织物由经纱、地纬纱和贯穿纬纱构成，其中经纱分外、中、内三层，分别沿圆周方向均匀分布，相邻经纱层之间均有一层地纬纱支撑。由图2横截面视图，一个组织循环内均有两根贯穿纬纱将各层经纱和地纬纱固定，从而形成整体结构。
图1中管壁为纬纱贯穿型三层正交组织，其结构如图2所示。为分析其交织规律，经、纬纱编号规则为：经纱按从上层向下层依次编号，例如经纱1和4、2和5、3和6分别代表上、中、下层经纱；纬纱按照先上后下依次编号，例如纬纱①、④代表两根贯穿纬纱，纬纱②、⑤代表上层和中层经纱之间填充的地纬纱，纬纱③、⑥代表中层和下层经纱之间填充的地纬纱。
由图3分析可知，纬纱贯穿型正交组织地纬层数比经纱层数少一层，并由两根贯穿纬纱进行固定。根据交织规律可知，假设经纱层数为N，则地纬纱层数为N-1，表组织完全组织经纱数Rbj＝2N，纬纱数Rbw＝2N。那么当经纱层数N＝3，则Rbj＝6，Rbw＝6，其表组织图如图4，经纱序号1～6，纬纱序号①～⑥，其中①、④为贯穿纬纱，②、③、⑤、⑥为地纬纱；图5所示为通过“底片翻转”法得到的里组织图，其中经纱用序号I～VI表示，纬纱用序号(I)～(VI)表示。显然里组织完全组织经纱数Rlj＝6，纬纱数Rlw＝6。为区别，用“■”表示表经组织点，用“×”表示里经组织点，用“□”表示表、里纬组织点。
图6为管状三维机织物组织图，按照分层织制的原则，其组织图设计方法：首先确定表里经、表里纬的排列比，例如表经:里经＝1:1，表纬:里纬＝1:1，那么管状三维机织物完全组织经纱数，Rgj＝2Rbj，纬纱数Rgw＝2Rbw，即Rgj＝12，Rgw＝12，组织图设计时在奇数列即从左向右、奇数行即从下向上相交的位置填绘图4所示的表组织，在偶数列即从左向右、偶数行即从下向上相交的位置填绘图5所示的里组织。同时注意到织里纬时表经需要全部提升，即奇数列和偶数行相交的位置用“○”表示。
当管壁组织选择角联锁型管状三维机织物时，可类似上述方法得到管状三维机织物相应的组织图，图7-10所示为经纱贯穿型三层角联锁管状三维机织物组织图构作过程。图7为经纱贯穿型三层角联锁组织交织示意图，其中圆圈代表纬纱，其内部为编号，曲线代表经纱，其下侧为编号。根据交织规律可知，假设纬纱层数为N，则表组织完全组织经纱数Rbj＝N+1，纬纱数Rbw＝N×(N+1)。由纬纱层数N＝3，那么Rbj＝4，Rbw＝12。图8为根据图11的交织规律得到的表组织图。图9为按照“底片翻转”得到的里组织图。显然里组织完全组织经纱数Rlj＝4，纬纱数Rlw＝12。图10为表经:里经＝1:1，表纬:里纬＝1:1，分层织制得到的管状三维组织图，其完全组织经纱数，Rgj＝2Rbj，纬纱数Rgw＝2Rbw，即Rgj＝8，Rgw＝24，各标记含义同图4-图6。
当管壁组织选择接结多层型管状三维机织物时，可根据不同接结方式得到相应的管状三维机织物组织图。接结方式分为自身接结和接结线接结两种，前者包括“下接上”、“上接下”、“联合接结”类，后者包括“接结经”、“接结纬”类。这里以自身接结“下接上”三层为例说明，即里经接中纬、中经接表纬，其接结点均为经组织点。假设层数为N，且每层组织均相同其完全组织经、纬纱数分别Rj，Rw，各层经、纬排列比均按1:1，则表组织完全组织经纱数Rbj＝N×Rj，纬纱数Rbw＝N×Rw。那么管状三维组织完全组织经纱数Rgj＝2Rbj，纬纱数Rgw＝2Rbw。图11-13所示为接结三层型管状三维机织物组织图构作过程。图11为表组织图，由三层平纹接结而成，层数N＝3，Rj＝2，Rw＝2，那么Rbj＝6，Rbw＝6。其中包含4个接结点，即中经2与表纬①、里经3与中纬②、中经5与表纬④、里经6与中纬⑤。图12为按照“底片翻转”得到的里组织图。图13分层织制得到的管状三维组织图，其完全组织经纱数Rgj＝12，纬纱数Rgw＝12，各标记含义同图4-图6。
所述的步骤S2中对于管状三维组织矩阵模型建立分三个步骤：
(1)分析管壁三维机织物组织的交织规律，得出对应的表组织矩阵B；
(2)根据“底片翻转”法，通过对表组织矩阵B，先执行元素置换，再调整列序，可得到里组织矩阵L；
(3)根据表里经、表里纬的排列比，运用矩阵Kronecker积的方法，实现表组织矩阵和里组织矩阵的相互嵌入，并设置层提升点矩阵C实施里纬处表经提升点赋值的操作，从而获得管状三维机织物组织矩阵W；
上述步骤(1)中用于管壁的三维机织物包括贯穿正交、角联锁组织类；
如图14所示，在步骤(2)中，对矩阵B的“底片翻转”操作包括“底片”和“翻转”两个过程，前者可通过对矩阵B的元素先实施元素“0”置换为“3”，后实施元素“1”置换为“0”的操作来实现；后者可通过对矩阵B的列实施调序来实现；
由于Matlab程序擅长对矩阵进行相关操作，故“底片”、“翻转”过程可分别运用find函数和fliplr函数实现，其中find函数可实现寻找矩阵中指定的元素，并用其他元素置换的功能，fliplr函数可实现将矩阵元素列的次序进行左右镜像调序；
所述的步骤(3)中基于Kronecker积对表、里组织矩阵的处理通过建立公式实现；
其中表组织矩阵B,里组织矩阵L以及层提升点矩阵C，为行、列均相同的同维度矩阵，矩阵B中元素“1”、“0”分别表示表组织经、纬浮点，矩阵L中元素“3”、“0”分别表示里组织经、纬浮点，矩阵C元素均为“5”表示层提升点，即织里纬时表经需要提升的点；叉积元
所述的步骤S2的(2)中关于具体矩阵W的元素赋值过程分为三个步骤，具体如下：
a、矩阵W中奇数列与奇数行相交的位置赋值表组织矩阵B元素，可通过
实现；
b、矩阵W中偶数列与偶数行相交的位置赋值里组织矩阵L元素，可通过
实现；
c、矩阵W中奇数列即表经与偶数行即里纬相交的位置均赋值元素“5”，可通过
实现；
d、矩阵W等价于上述a、b、c三个步骤按下式求和获得：
所述的矩阵W由矩阵B,L,C分别与叉积元K1,K2,K3,叉积后相加得到；其中层提升带矩阵C是和表组织矩阵B或里组织矩阵L同维度的矩阵，其元素均为“5”，代表织里纬时表经的提升点；这里表组织矩阵B、里组织矩阵L分别与叉积元矩阵K1,K2,叉积，其作用是实现表里经、表里纬分别按照1:1相互嵌入，而矩阵C与叉积元K3叉积的作用是实现织里纬时表经需全部提升的作用，该过程可调用Matlab的kron函数实现。
根据Matlab程序提供的plot类绘图函数，遍历矩阵元素并打印不同符号，其中元素“1”、“3”、“5”、“0”分别打印“■”、“×”、“○”、“□”，即可实现组织图、上机图的自动绘制。图7为Matlab程序绘制的管状三维组织图，其中图15为2/1斜纹按“下接上”形成的接结双层组织的表组织，图16为里组织，图17为管状三维组织图。
所述的步骤S1-S3可以实现对管状三维机织物参数在设计上的可调控性，例如在纤维或纱线细度规格以及织造参数不变的情况下管壁三维机织物层数的变化实现对管壁厚度的调控，通过总经根数的变化实现对管径大小的调控，以适应不同产品设计的需求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其特征在于：其具体步骤如下：
S1、管状三维机织物组织图的构作原理：
(1)选定某种三维机织物作为管壁，从而得到表组织；
(2)表组织按“底片翻转”法得到里组织；
(3)根据表里经、表里纬排列比，比例为1:1，按照分层织制的方法，确定管状三维机织物的组织图；
S2、提出相应的管状三维机织物组织图矩阵模型：
S3、根据所提出的矩阵模型，借助计算机绘图程序：遍历矩阵元素并打印不同符号，其中通过元素“1”、“3”、“5”、“0”分别表达表组织经浮点、里组织经浮点、层提升点、表里组织纬浮点，再对应分别打印“■”、“×”、“○”、“□”，即可实现组织图的自动绘制。
2.根据权利要求1所述的一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其特征在于：所述的步骤S1的(1)中，管壁可选三维机织物可为正交型管状三维机织物、角联锁型三维机织物、接结多层型三维机织物类。
3.根据权利要求2所述的一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其特征在于：所述的步骤S2中：
(1)组织矩阵的列和行分别表示经纱和纬纱，用“1”、“3”、“0”和“5”分别表示表组织经浮点、里组织经浮点、表里组织纬浮点和层提升点；
(2)管状三维机织物组织图矩阵W由管壁的表组织矩阵B和里组织矩阵L，按表里经排列比、表里纬排列比，按照1:1相互嵌入并根据分层织制原则，设置里纬与表经相交处的层提升点矩阵C，并通过矩阵Kronecker叉积运算即可实现。
4.根据权利要求3所述的一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其特征在于：所述的步骤S2中对于管状三维组织矩阵模型建立分三个步骤：
a、分析管壁三维机织物组织的交织规律，得出对应的表组织矩阵B；
b、根据“底片翻转”法，通过对表组织矩阵B，先执行元素置换，再调整列序，可得到里组织矩阵L；
c、根据表里经、表里纬的排列比，运用矩阵Kronecker积的方法，实现表组织矩阵和里组织矩阵的相互嵌入，并设置层提升点矩阵C实施里纬处表经提升点赋值的操作，从而获得管状三维机织物组织矩阵W。
5.根据权利要求4所述的一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其特征在于：所述的步骤(a)中用于管壁的三维机织物包括贯穿正交、角联锁组织、接结多层型类。
6.根据权利要求4所述的一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其特征在于：所述的步骤(b)中，对矩阵B的“底片翻转”操作包括“底片”和“翻转”两个过程，前者可通过对矩阵B的元素先实施元素“0”置换为“3”，后实施元素“1”置换为“0”的操作来实现；后者可通过对矩阵B的列实施调序来实现；
由于Matlab程序擅长对矩阵进行相关操作，故“底片”、“翻转”过程可分别运用find函数和fliplr函数实现，其中find函数可实现寻找矩阵中指定的元素，并用其他元素置换的功能，fliplr函数可实现将矩阵元素列的次序进行左右镜像调序。
7.根据权利要求4所述的一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其特征在于：所述的步骤(c)中基于Kronecker积对表、里组织矩阵的处理通过建立公式实现：
其中表组织矩阵B,里组织矩阵L以及层提升点矩阵C，为行、列均相同的同维度矩阵，矩阵B中元素“1”、“0”分别表示表组织经、纬浮点，矩阵L中元素“3”、“0”分别表示里组织经、纬浮点，矩阵C元素均为“5”表示层提升点，即织里纬时表经需要提升的点；叉积元
8.根据权利要求3所述的一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其特征在于：所述的步骤S2中关于具体矩阵W的元素赋值过程分为三个步骤，具体如下：
a、矩阵W中奇数列与奇数行相交的位置赋值表组织矩阵B元素，可通过
实现；
b、矩阵W中偶数列与偶数行相交的位置赋值里组织矩阵L元素，可通过
实现；
c、矩阵W中奇数列即表经与偶数行即里纬相交的位置均赋值元素“5”，可通过
实现；
d、矩阵W等价于上述a、b、c三个步骤按下式求和获得：
9.根据权利要求8所述的一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其特征在于：所述的矩阵W由矩阵B,L,C分别与叉积元K1、K2、K3,叉积后相加得到；其中层提升带矩阵C是和表组织矩阵B或里组织矩阵L同维度的矩阵，其元素均为“5”，代表织里纬时表经的提升点；这里表组织矩阵B、里组织矩阵L分别与叉积元矩阵K1、K2叉积，其作用是实现表里经、表里纬分别按照1:1相互嵌入，而矩阵C与叉积元K3叉积的作用是实现织里纬时表经需全部提升的作用，该过程可调用Matlab的kron函数实现。
10.根据权利要求1所述的一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法，其特征在于：所述的步骤S1-S3可以实现对管状三维机织物参数在设计上的可调控性，例如在纤维或纱线细度规格以及织造参数不变的情况下管壁三维机织物层数的变化实现对管壁厚度的调控，通过总经根数的变化实现对管径大小的调控，以适应不同产品设计的需求。
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|---|---|---|---|
| CN202210646843.3A CN115125646A (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法 |
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| CN202210646843.3A CN115125646A (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115125646A true CN115125646A (zh) | 2022-09-30 |
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|---|---|---|---|
| CN202210646843.3A Pending CN115125646A (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种平织机管状三维机织物矩阵模型的构建方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115125646A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116005317A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-04-25 | 大连工业大学 | 一种利用普通织机织造仿竹结构三维机织管状织物的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016168679A2 (en) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | The Secant Group, Llc | Woven textiles and methods for making woven textiles |
-
2022
- 2022-06-09 CN CN202210646843.3A patent/CN115125646A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016168679A2 (en) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | The Secant Group, Llc | Woven textiles and methods for making woven textiles |
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