【摘要】：由于緯編針織物的組織多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且不同組織類型的線圈相互組合時(shí)因受紗線張力的作用使線圈產(chǎn)生形變,因此設(shè)計(jì)者很難準(zhǔn)確地預(yù)測到織物設(shè)計(jì)的最終形態(tài)。目前的緯編針織物CAD(Computer Aided Design)系統(tǒng)中的仿真功能雖然能有效地解決上述部分問題,但這些軟件并不能真實(shí)地模擬出緯編針織物花色組織線圈間由于紗線張力變化所導(dǎo)致的線圈變形,使模擬效果與真實(shí)織物之間存在較大差異,為緯編針織物的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來困難。因此,本課題針對緯編針織物線圈的變形進(jìn)行分析和模擬,將研究內(nèi)容作為緯編針織物設(shè)計(jì)的三維模擬模塊,應(yīng)用到緯編針織物設(shè)計(jì)系統(tǒng)CKCAD 2.0中。首先研究了緯編針織物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和物理屬性,在傳統(tǒng)彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型的基礎(chǔ)上,提出了長方體彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型。通過對實(shí)際緯編針織物的測量,獲得了型值點(diǎn)坐標(biāo)與長方體彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型的參數(shù)關(guān)系。根據(jù)這些參數(shù)關(guān)系,將緯編基本組織和花色組織的線圈型值點(diǎn)建立在長方體彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型的基礎(chǔ)上,分別建立了緯平組織、羅紋組織、雙羅紋組織、雙反面組織、集圈組織、浮線組織、移圈組織、襯墊組織和單面提花組織線圈長方體彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型。然后,通過對花色組織與緯平組織、花色組織與花色組織組合時(shí)線圈受張力作用后型值點(diǎn)產(chǎn)生的偏移量進(jìn)行測量,研究了不同花色組織的型值點(diǎn)偏移量。測量的花色組織包括集圈組織(單列集圈、雙列集圈和三列集圈)、浮線組織(單列浮線、雙列浮線和三列浮線)和移圈組織(移1針移圈、移2針移圈和移3針移圈)。隨后,利用型值點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)的線性關(guān)系,計(jì)算出了不同組織線圈質(zhì)點(diǎn)的偏移量與線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)的比例關(guān)系,并分析了不同集圈數(shù)、浮線數(shù)和移圈數(shù)對比例關(guān)系的影響。將獲得的比例關(guān)系應(yīng)用到緯編組織線圈長方體彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型中,利用velocity-Verlet數(shù)值積分法求解彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型的動(dòng)力學(xué)方程,計(jì)算出質(zhì)點(diǎn)的受力及其相鄰的質(zhì)點(diǎn)的受力和位移,模擬了花色組織及其周圍線圈受到紗線張力作用下所產(chǎn)生的線圈形態(tài)變化。針對模擬的紗線在力的作用下可能會(huì)產(chǎn)生的穿插問題以及線圈間錯(cuò)誤的串套問題,本文根據(jù)織物紗線的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出圓柱體包圍盒碰撞檢測算法。這種算法在對紗線進(jìn)行碰撞檢測時(shí)能緊密地包圍幾何對象,有效避免了其他包圍盒因?yàn)橹丿B和空隙所導(dǎo)致的復(fù)雜計(jì)算和缺乏精確度的問題。為了提高線圈的立體感和紗線的真實(shí)感,本文采用3種不同的繪制方法實(shí)現(xiàn)了線圈三維造型的真實(shí)感渲染。分別利用Open GL圖形庫中的非均勻有理B樣條(Non-Uniform Rational B-Splines,NURBS)曲面函數(shù)和紋理映射函數(shù)實(shí)現(xiàn)了具有比較光滑表面和具有紗線紋理效果的線圈造型。采用本文提出的紗線捻度模擬算法結(jié)合空間旋轉(zhuǎn)函數(shù),實(shí)現(xiàn)了帶有紗線捻度效果的線圈造型。通過對漫反射光、環(huán)境光、鏡面反射光、輻射光等光照環(huán)境下模擬效果的比較,獲得了適用于緯編織物三維模擬的光源環(huán)境。最后,結(jié)合前面的模型與方法,以Visual Studio 2010和Open GL作為開發(fā)工具,實(shí)現(xiàn)了具有良好交互式設(shè)計(jì)界面的緯編針織物三維模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠靈活地設(shè)定織物線圈、紗線和彈性等參數(shù),并且可以根據(jù)用戶需求自由變換觀察角度和繪制方式,生成具有真實(shí)力學(xué)變形效果的緯編織物圖像,并在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行了測試,確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。將模擬結(jié)果與真實(shí)織物進(jìn)行對比,驗(yàn)證了本課題提出的方法和模型的實(shí)用性和高效性。綜上所述,本文從上述四個(gè)方面圍繞緯編針織物的三維模擬展開,以線圈的變形模擬為切入點(diǎn),實(shí)現(xiàn)具有真實(shí)的花色組織線圈變形效果的緯編針織物三維模擬系統(tǒng),直觀、高效地幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行緯編產(chǎn)品開發(fā),為針織服裝的動(dòng)態(tài)虛擬展示和個(gè)性化定制服務(wù)打下了基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TS186.2

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本文編號(hào)：2448965