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斜纹织物伸长性预定方法、设定伸长性的斜纹织物制作方法

2021-04-23 06:26:12

斜纹织物伸长性预定方法、设定伸长性的斜纹织物制作方法

  技术领域

  本发明涉及织物织造技术领域,具体涉及一种斜纹织物伸长性预定方法、一种设定伸长性的斜纹织物制作方法。

  背景技术

  在游泳、田径等体育竞技中,选手所穿着的竞技服的性能能够显著影响选手的能力发挥。故而需要从多角度测定织物的性能,或者通过构建织物性能的预测模型来指导生产实际,以减少试验成本。如公告于2015年7月15日的中国专利文献CN103439188B记载了一种复合材料平纹织布撕裂阻力预测方法,其从理论上推导了任意裂纹长度下无限大复合材料织布的撕裂阻力预测公式,方便了对复合材料平纹织布结构载荷许用值的确定。

  按织造方式的不同,织物分为针织物和机织物。针织物是指用织针将纱线构成线圈,再把线圈相互串套而成的织物,分为纬编和经编两大类。机织物(又称梭织物)是指在织机上由经纱、纬纱按一定的规律交织而成的织物。机织物具有结构稳定、外观表现丰富、服用性全面、挺括性好等优点。

  随着消费观念的改变,人们不再仅注重于服装的外观,服装穿戴时的舒适性也越来越受到人们的重视,尤其是对服装织料的保暖性、透湿散热性和拉伸性能方面的要求越来越高。在体育竞争中,在关节点和非关节点处,竞技服的拉伸性能会显著影响到选手的能力发挥。虽然针织物的伸长能力比机织物好的多,但是针织物的耐磨性、耐洗性、耐用性不如机织物。然而,相对于保暖、透湿散热的可调控性,机织物的拉伸性、尤其是织物结构较简单的平纹织物的拉伸性是非常不容易预测确定的。因此,有必要改善机织物的伸长性能以及预测机织物的伸长性。

  公开于2018年6月22日的中国专利文献CN108152153A记载了一种基于最小二乘法构建机织物延伸量预测模型的方法,其主要包括如下步骤:(1)选取由相同织造组织、不同类型的纱线织造而成的机织物试样;(2)测试不同试样中纱线的性能指标;(3)测试试样机织物的性能指标;(4)利用最小二乘法建立多元线性方程,对上述测试所得数据进行多元线性回归分析,求得各自变量的系数a1、a2、a3及常数项b,即得预测模型。该技术方案采用的技术路线是经验拟合法。

  当前,涉及织物结构的理论分析模型有:Peirce弯曲线程模型、Peirce的弹性线程模型、Kemp的“赛道”纱线截面模型、Hamilton的通用模型、B.Olofsson通用模型、双弧模型。其中,图1中示出了平纹织物的Peirce的弯曲线程模型,图中,P为织物平面轴线受力方向,θ为经纱与织物轴线夹角(又称织造角),r1为纬纱半径(织物受力后纬纱半径的变化为△r1),r2为经纱半径,P0为经纱段受拉伸力,P0在经纱轴向的分力n为P0n,P0在经纱垂向t的分力为P0t,△L为经纱段受拉力后的长度变化,△X为织物受力后纬纱中心距的变化;在该模型中,Peirce假设织物由圆形截面、不可延伸、不可压缩、且能自由屈曲的均质纱线构成且纱线的抗弯刚度很小以至可以忽略不计。

  发明内容

  本发明的发明目的是提供一种斜纹织物伸长性预定方法、一种设定伸长性的斜纹织物制作方法,以从新的技术路线预定斜纹织物的伸长性。

  日常生活中,人们的惯常思维认为:通过测量织物的受力伸长量能够表示织物的拉伸性能。但是,在此逻辑中,并未区分织物在受力伸长时其结构是否发生不可逆转的结构形变。在本发明中,伸长性,指在拉伸不损坏织物本身结构的前提下,织物受力伸长且自然恢复后,其织物结构、性能并未改变时的性能指标。换而言之,伸长性表征着织物在低负荷作用下的伸展能力。影响机织物伸长能力的因素有:纱线的性能(纱线弹性、捻度、线密度等)、织物组织和上机工艺(织物的组织结构、上机张力、浆纱情况等)、织物受力过程中受力单元的不均匀受力、纱线之间的摩擦、纱线的抗弯刚度等。

  在前人的研究中,学者们一般把经纬交织的截面部分看成点接触。即使某些学者为了使所建模型更加直观、更贴近事实,并建立了段接触模型,但是在对纱线进行受力分析时却仍然把经纬纱的接触处看作一条直线来分析。这样的假设是为了更清晰的分析织物中结构形态,同时计算也简化了许多,但这样的处理存在比较大的误差,结果不准确。

  本发明中,以下列条件为分析研究基础:①纱线之间的摩擦力为静摩擦力,且织物的组织结构使纱线受力对称,因而在织物受到拉伸力时,织物的经纱、纬纱的相交点处并未发生相对位移;②织物在拉伸过程中经纬纱直径未发生改变;③沿用纱线的理想弹性模型,即假设织物在经向拉伸时纬纱、经纱均为理想弹性体。

  织物结构单元中经纱段受力可分为两部分,一部分为两端经纱与纬纱的贴附弧线段,另一部分为经纱的直线线段。借鉴图1中的Peirce理论模型,图2中,P为织物平面轴线,θj0为经纱与织物轴线夹角(又称织造角),rj为经纱半径,rw为纬纱半径,则织物轴垂直距离为rj+rw。由于纱线的应力变形中有塑性变形、蠕变等,不同纱线的弹性回复率也不尽相同,其形变具有不可预测性,因此需要借用理想弹性模型。图3中,在一个单元结构中,Tj1为经纱1受拉伸力,Tj2为经纱2受拉伸力,Tj3为经纱3受拉伸力。图4中,在斜纹织物的伸长性测定中,由于前述①、②和③的假设前提,随着织物受拉伸外力作用,经纱会伸长变形,以其中一根纬纱为参照物,经纱发生弹性伸长移至图中的双点划线处,导致经纱和纬纱的贴附弧缩短,贴附弧的端点向上发生转移,织造角减小,进而使经纱与织物轴线交点发生位移,此时,经纱与织物轴线交点B也会分别移动为b,经纱与纬纱的贴附弧的端点由A点移动至a点,位移量Bb即与本发明所指的伸长性相关的物理量,单元结构的变形量直接影响着织物的受力伸长量。

  为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

  设计了一种斜纹织物的经向伸长性预定方法,包括如下步骤:

  预取待测织物的经纱半径rj、纬纱半径rw,构成织物的经纱1的弹性系数kj1,构成织物的经纱2的弹性系数kj2,构成织物的经纱3的弹性系数kj3;获取待测织物的纬向单位长度中经纱根数Pj、在经向单位长度中纬纱根数Pw;获取待测织物的经向长度Xj和纬向长度Xw,待测织物的经向断裂强力TjD;

  则待测斜纹织物的径向伸长性ΔLj由以下方程组得出:

  

  方程组中,rj为经纱半径,rw为纬纱半径,Pj为织物纬向单位长度上的经纱根数,Pw为织物经向单位长度上的纬纱根数,Xj为织物的经向长度,Xw为织物的纬向长度,kj1为构成斜纹织物的经纱1的弹性系数,kj2为构成斜纹织物的经纱2的弹性系数,kj3为构成斜纹织物的经纱3的弹性系数,且经纱1、经纱2和经纱3在斜纹织物的组织单元中的相邻的三根经纱,θj0为自然状态下斜纹织物的经向织造角,θj1为织物伸长性测定中的拉力拉伸后斜纹织物的经向织造角,TjD为织物的经向断裂强力,yjD为斜纹织物中经纱的受力系数,yjD≤30%。

  优选的,yjD取5%、10%、15%、20%、25%或30%。

  设计了一种设定经向伸长性为ΔLj的斜纹织物制作方法,包括以下步骤:

  获取用于制作斜纹织物的经纱、纬纱,获取经纱半径rj、纬纱半径rw、经纱的断裂强力T′jD,其中,经纱1、经纱2和经纱3在斜纹织物的组织单元中的相邻的三根经纱,获取经纱1的弹性系数kj1、经纱2的弹性系数kj2、经纱3的弹性系数kj3,

  将上述物理量代入方式组:

  

  方程组中,rj为经纱半径,rw为纬纱半径,T′jD为经纱的断裂强力,y′jD为经纱在斜纹织物中的受力发挥系数,Pj为织物纬向单位长度上的经纱根数,Pw为织物经向单位长度上的纬纱根数,Xj为织物的经向长度,Xw为织物的纬向长度,kj1为构成斜纹织物的经纱1的弹性系数,kj2为构成斜纹织物的经纱2的弹性系数,kj3为构成斜纹织物的经纱3的弹性系数,且经纱1、经纱2和经纱3在斜纹织物的组织单元中的相邻的三根经纱,θj0为自然状态下斜纹织物的经向织造角,θj1为织物伸长性测定中的拉力拉伸后斜纹织物的经向织造角;

  计算后获得多组备选解其中,θj0为自然状态下斜纹织物的经向织造角,Pw为斜纹织物的经向单位长度中纬纱根数,Pj为织物的纬向单位长度中经纱根数,Xj为织物的经向长度,Xw为织物的纬向长度,y′jD为经纱在斜纹织物中的受力发挥系数,且y′jD∈[5%,15%];

  设定经纱在斜纹织物中的受力发挥系数y′jD,根据备选解试制斜纹织物,其中,斜纹织物的经向长度为Xj,织物的纬向长度为Xw,测量试制织物的经向伸长性ΔL′j,当ΔL′j符合所需制作的经向伸长性误差范围时,即可按相关物理量参数制造斜纹织物。

  设计一种斜纹织物的纬向伸长性预定方法,包括如下步骤:

  选取待制织物的经纱半径rj、纬纱半径rw,构成织物的纬纱1的弹性系数kw1,构成织物的纬纱2的弹性系数kw2,构成织物的纬纱3的弹性系数kw3;待制织物的纬向单位长度中经纱根数Pj、在经向单位长度中纬纱根数Pw;待制织物的经向长度Xj和纬向长度Xw,待制织物的纬向断裂强力TwD;

  则待制织物的纬向伸长性ΔLw由以下方程组得出:

  

  方程组中,rj为经纱半径,rw为纬纱半径,Tw为织物的纬向断裂强力,pj为织物纬向单位长度上的经纱根数,pw为织物经向单位长度上的纬纱根数,Xj为织物的经向长度,Xw为织物的纬向长度,kw1为构成织物的纬纱1的弹性系数,kw2为构成织物的纬纱2的弹性系数,kw3为构成织物的纬纱3的弹性系数,且纬纱1、纬纱2和纬纱3在斜纹织物的组织单元中的相邻的三根纬纱,θw0为自然状态下斜纹织物的纬向织造角,θw1为织物受力拉伸后斜纹织物的纬向织造角,TwD为织物的纬向断裂强力,ywD为斜纹织物中纬纱的受力系数,ywD≤30%。

  优选的,ywD取5%、10%、15%、20%、25%或30%。

  设计了一种设定纬向伸长性为ΔLw的斜纹织物制作方法,包括以下步骤:

  选取用于制作斜纹织物的经纱、纬纱,使之具备经纱半径rj、纬纱半径rw、纬纱的断裂强力T′wD,其中,纬纱1、纬纱2和纬纱3在斜纹织物的组织单元中的相邻的三根纬纱,获取纬纱1的弹性系数kw1、纬纱2的弹性系数kw2、纬纱3的弹性系数kw3,将上述物理量代入方式组

  

  计算后获得多组备选解其中,θw0为自然状态下斜纹织物的纬向织造角,Pw为斜纹织物的经向单位长度中纬纱根数,Pj为织物的纬向单位长度中经纱根数,Xj为织物的经向长度,Xw为织物的纬向长度,Tw为斜纹织物的纬向方向施加能够自然恢复原状的最大拉力;其中,Tw=y′wDT′wD,T′wD为纬纱的断裂强力,y′wD为纬纱在斜纹织物中的受力发挥系数,且y′wD∈[5%,15%];

  设定纬纱在斜纹织物中的受力发挥系数y′wD,根据备选解试制斜纹织物,其中,斜纹织物的经向长度为Xj,织物的纬向长度为Xw,测量试制斜纹织物的纬向伸长性ΔL′w,当ΔL′w符合所需制作的纬向伸长性误差范围时,即可按相关物理量参数制造斜纹织物。

  与现有技术相比,本发明的主要有益技术效果是:

  提供了一种斜纹织物伸长性测定方法,从理论模型的角度获取斜纹织物伸长性;有利于根据所需的织物伸长性指导斜纹织物的原料选材、结构设计,缩减了大量的试错成本。

  附图说明

  图1为现有技术中平纹织物的Peirce的弯曲线程模型的结构分析图。

  图2为本发明中自然状态下的二上一下斜纹织物的结构单元图;

  图3为本发明中自然状态下的二上一下斜纹织物结构单元的模型分析图;

  图4为本发明中测量伸长性时受拉伸力T拉伸状态下二上一下斜纹织物的模型分析图,其中,点O表示纬纱截面圆心,线段Bb代表经纱形变前后的伸长量,织物在拉伸过程中,经纱轴线与织物轴线交点由B向左移动至b点,经纱轴线上与经纬纱边缘切点对应点由A变为a,织造角由θj0变为θj1。

  图5为试样一经纱在30cN下的强力-伸长曲线。

  图6为试样一经纱在60cN下的强力-伸长曲线。

  图7为试样一经纱在90cN下的强力-伸长曲线。

  图8为试样二经纱在50cN下的强力-伸长曲线。

  图9为试样二经纱在90cN下的强力-伸长曲线。

  图10为试样二经纱在130cN下的强力-伸长曲线。

  图11为试样三经纱在50cN下的强力-伸长曲线。

  图12为试样三经纱在70cN下的强力-伸长曲线。

  图13为试样三经纱在90cN下的强力-伸长曲线。

  具体实施方式

  下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式,但以下实施例只是用来详细说明本发明,并不以任何方式限制本发明的范围。

  以下公式中,角度采用弧度制表示。

  发明原理:

  斜纹织物的伸长性ΔL的定义是,斜纹织物受到能够自然恢复原状的最大拉力T下,一个结构单元中相邻的两根同向纱线的间距伸长量。相邻两根纬纱的间距伸长量即对应于斜纹织物的经向伸长性ΔLj,相邻两根经纱的间距伸长量即对应于斜纹织物的纬向伸长性ΔLw。

  定义,在斜纹织物中,rj为经纱半径,kj1为经纱1的弹性系数,kj2为经纱2的弹性系数,kj3为经纱3的弹性系数,T′jD为经纱的断裂强力,y′jD为经纱在织物中的受力发挥系数,rw为纬纱半径,Xw为织物的纬向长度,Pj为织物的纬向单位长度中经纱根数,Xj为织物的经向长度,Pw为织物的经向单位长度中纬纱根数,θj0为自然状态下织物的经向织造角,θj1为织物伸长性测定中的拉力拉伸后织物的经向织造角,TjD为斜纹织物的经向断裂强力,yjD为斜纹织物中经纱的受力系数,yjD≤30%。

  参见图2,在斜纹织物未拉伸前,在一个组织单元中,经纱1的长度为4BC+2OB,经纱2的长度为4BC+2OB,经纱3的长度为4BC+2OB,即经纱1、经纱2和经纱3的长度是相等的。对于经纱2和经纱3之间的经纱段,在未拉伸前有几何等式

  

  在斜纹织物的经向方向施加能够自然恢复原状的最大拉力Tj=yjDTjD,或者,Tj=y′jDT′jD,由此,对应的,在斜纹织物受到能够自然恢复原状的最大拉力作用下,在斜纹织物的组织单元中,经纱1、经纱2、经纱3整体所受到的力为基于假定条件①,为了保持斜纹织物的内部的力学平衡,斜纹织物相邻的三根经纱应同步伸长,即经纱1、经纱2、经纱3的伸长量也是相等的,在组织单元内部,斜纹织物的组织结构将斜纹织物组织单元经向所受拉伸力分别分散至经纱1、经纱2、经纱3。

  参见图3,在斜纹织物的组织单元被拉伸后,设经纱1段所受拉伸力为Tj1,经纱2段所受拉伸力为Tj2,经纱3段所受拉伸力为Tj3,则,对应于在斜纹织物的组织单元中

  

  对于经纱1,有等式

  对于经纱2,有等式

  

  对于经纱3,有等式

  

  

  式(5)、(6)、(7)、(8)、(9)和(10)构造方程组:

  

  同理,定义,在斜纹织物中,rj为经纱半径,kw1为纬纱1的弹性系数,kw2为纬纱2的弹性系数,kw3为纬纱3的弹性系数,T′wD为纬纱的断裂强力,y′wD为纬纱在织物中的受力发挥系数,rw为纬纱半径,Xw为织物的纬向长度,Pj为织物的纬向单位长度中经纱根数,Xj为织物的经向长度,Pw为织物的经向单位长度中纬纱根数,θw0为自然状态下斜纹织物的纬向织造角,θw1为织物伸长性测定中的拉力拉伸后斜纹织物的纬向织造角,TwD为斜纹织物的纬向断裂强力,ywD为斜纹织物中纬纱的受力系数,ywD≤30%。

  在斜纹织物的纬向方向施加能够自然恢复原状的最大拉力Tw=ywDTwD,或者,Tw=y′wDT′wD,由此,对应的,在斜纹织物受到能够自然恢复原状的最大拉力作用下,在斜纹织物的组织单元中,纬纱1、纬纱2、纬纱3整体所受到的力为基于假定条件①,为了保持斜纹织物的内部的力学平衡,斜纹织物相邻的三根纬纱应同步伸长,即纬纱1、纬纱2、纬纱3的伸长量也是相等的,在组织单元内部,斜纹织物的组织结构将斜纹织物组织单元经向所受拉伸力分别分散至纬纱1、纬纱2、纬纱3。

  存在下述方程组:

  

  实施例1:一种斜纹织物的经向伸长性测定方法,包括如下步骤:

  获取待测织物的经纱半径rj、纬纱半径rw;具体方法是测量待测织物的经纱线密度Ntj、纬纱线密度Ntw(单位tex),以及标准状态下经纱体积重量系数δj和纬纱体积重量系数δw(单位mg/mm3),则经纱半径

  

  纬纱半径

  

  测量待测织物的经向长度Xj和纬向长度Xw(单位cm),获取待测织物的每1cm纬向长度方向上的经纱根数Pj、在每1cm经向长度方向上的纬纱根数Pw(单位根);具体方法是取5cm×5cm标准试样,此时,经向长度Xj为5cm、纬向长度Xw为5cm,查计标准试样经纱根数Mj,纬纱根数Mw,则

  参见图2-3,在待测斜纹织物的经向方向施加能够自然恢复原状的最大拉力Tj(单位cN)。一般的,测量出待测斜纹织物的经向断裂强力TjD,则Tj=yjDTjD;yjD为斜纹织物中经纱的受力系数,yjD≤30%。根据需要,yjD可以取5%、10%、15%、20%、25%或30%。

  将前述参数代入方程组(11),能够求得待测斜纹织物的径向伸长性ΔLj。

  实施例2:一种斜纹织物的纬向伸长性测定方法,原理同实施例1,包括如下步骤:

  获取待测织物的经纱半径rj、纬纱半径rw;

  测量待测织物的经向长度Xj和纬向长度Xw(单位cm),获取待测织物的每1cm纬向长度方向上的经纱根数Pj、在每1cm经向长度方向上的纬纱根数Pw(单位根/cm);

  在待测斜纹织物的纬向方向施加能够自然恢复原状的最大拉力Tw(单位cN)。一般的,测量出待测斜纹织物的纬向断裂强力TwD,则Tw=ywDTwD;ywD为斜纹织物中纬纱的受力系数,ywD≤30%。根据需要,ywD可以取5%、10%、15%、20%、25%或30%。

  将前述参数代入方程组(12),能够求得待测斜纹织物的纬向拉伸性ΔLw。

  实验例1:

  选定三种斜纹机织物作为实验材料。三种实验试样的各项规格参数如表1。

  表1试验试样的各项基本规格参数

  

  按照纺织行业标准FZ/T 01093—2008,利用Y331N型纱线捻度机测量经纬纱在预加张力加持下其伸直状态时的长度,在标准规定的条件下分别测定经纬纱的重量,根据拆下经纬纱伸直状态时的长度及其重量计算该经纬纱的线密度。

  表2试样中经纬纱线密度

  

  常用纱线的σ值如表3所示。

  表3常用纱线的σ值

  

  根据表3,对试样一,试样二选定σ值为0.85(mg/mm3),对试样三选定σ值为0.9(mg/mm3),可以计算出三种试样的经纬纱直径,如表4。

  表4三种试样经纬纱直径

  

  依照纺织行业标准FZ/T01024,对纱线拉伸断裂测试,各项参数设定如表5。

  表5纱线拉伸断裂测试各项参数设定

  

  织物中纱线拉伸断裂测试结果的平均值如表6。

  表6纱线断裂测试结果

  

  在织物不同地方进行拆纱,拆下若干根经纱。拆纱过程中尽量减少纱线的弹性伸长以及避免纱线发生退捻,避免影响纱线的弹性,在设置弹性实验参数时,经纱拉伸速度应该尽量设置的较慢,拉伸停滞时间也长些,从而保证纱线充分伸长,拉伸速度设置不低于60s。在低于断裂强力的百分之三十以内设置定负荷梯度,分三个梯度实验,得出纱线的弹性伸长,求平均值,得出织物中经纱的各项弹性参数。依照纺织行业弹性标准,对纱线进行弹性测试,各项参数设定如表7。

  表7经纱弹性测试各项参数的设定

  

  

  根据每个试样所测得断裂强力进行分梯度定负荷伸长测试,定负荷大小须低于断裂强力的百分之三十。三个定负荷伸长梯度如表8。

  表8定负荷伸长实验负荷梯度表

  

  根据行业标准和所设定的梯度负荷以及各项实验参数对纱线进行定负荷伸长,试样一的实验结果如表9。

  表9试样一定负荷伸长弹性实验数据

  

  试样二中经纱的定负荷伸长弹性实验数据如表10。

  表10试样二的定负荷弹性实验数据

  

  试样三中经纱的定负荷伸长弹性实验数据如表11。

  表11试样三的定负荷弹性实验数据

  

  由表9到表11可以得出,在每种试样经纱定负荷伸长中,拉伸时经纱的弹性恢复率有比较好的一致性,并且存在着一定的递增趋势,说明经纱在定负荷伸长过程中没有出现大的纱线损伤;而且纱线的实测伸长CV%、伸长率CV%、弹性回复率CV%都在实验误差允许范围内。同一个试样不同负荷梯度中,实测伸长存在着一定的递增性,同样纱线的伸长率也有较好的递增性,说明力与纱线伸长存在一定的线性关系。

  由图5-13可以看出,曲线1表示斜纹机织物中经纱定负荷伸长过程中强力与伸长之间的关系,纱线预加的定负荷拉伸速度很慢,强力在不断增大时,纱线伸长也同样在均匀的递增,可以认为纱线在定负荷拉伸过程中纱线伸长与强力呈现一定的线性关系。同理也可以得出曲线2代表经纱在拉伸弹性回复过程中力与伸长之间的关系,但是从图上可以看出全棉的弹性回复率稍差些,也可以看出曲线2与曲线1体现较好的一致性,因此可以认为经纱在上述所定的负荷梯度内拉伸时有一定的弹性伸长回复能力。

  根据所得纱线弹性实验数据以及上述数据的分析,可以得出织物中经纱拉伸中的弹性伸长与力存在着一定得线性关系,因此可以得出织物在低负荷拉伸下,经纱发生弹性形变。下面对理想弹性系数进行计算:

  

  对每个试样测试数据的实测伸长进行分析可以看出,梯度一由于受到实验误差所造成的影响,比如纱线在预加张力夹持后并没有彻底消除织缩或者纱线在拆纱过程中已经发生纱线的一定伸长和退捻,在计算过程中把第一梯度的实测伸长当作一个基础进行计算,利用第一梯度、第二梯度与第三梯度的实测伸长差值计算出两个理想弹性系数,再对两个计算出来的理想弹性系数取平均值。计算公式如下:

  

  式中:F1、F2、F3——三个梯度的定负荷值,N;

  Δl1、Δl2、Δl3——三个梯度的纱线实测伸长量,mm;

  k——纱线在1cN力下的拉伸伸长,mm/cN。

  试样一的理想弹性系数:

  试样二的理想弹性系数:

  试样三的理想弹性系数:

  表12三种试样的理想弹性系数

  

  验证例1:

  为对建立数学模型作实验证实,取试样四,对其进行性能测试。试样四的各项基本规格参数如表13。

  表13试样四的基本规格参数

  

  根据纱线定负荷下弹性的测试方法,测得纱线拉伸断裂的数据如表14。

  表14试样四纱线拉伸断裂实验数据

  

  根据表15,对纱线进行定负荷伸长,选择三个梯度,分别为30cN、50cN、70cN,那么试样四中经纱的定负荷弹性数据如表15所示。

  表15试样四经纱定负荷伸长下的实验数据

  

  

  根据表所测得数据以及理想弹性系数计算公式,可以得到理想弹性系数为:

  

  根据纱线线密度以及经纬纱直径计算公式,可以得到经纬纱的直径为:

  

  根据织物定负荷伸长测试的方法,可以得到织物的拉伸断裂实验数据如表15。

  表16试样四织物拉伸断裂实验数据

  

  根据表16测试的实验数据,对织物进行分梯度定负荷伸长,选择三个梯度,分别为100N、150N、200N,那么织物定负荷伸长的实验数据如表17。

  表17织物定负荷伸长实验数据

  

  根据试样四的测试数据,分别对所建数学模型进行实验证实,计算模型的理论值,与实验实测值进行对比分析。

  基于几何结构建立的解析模型,带入试样四所测试的相关参数,进行模型的理论计算,定负荷下织物的伸长量理论值与实际测试值的比较如表18。

  表18织物定负荷伸长实际值与理论值的相关度

  

  对于几何结构建立的解析模型,从定负荷梯度下织物的理论值与实际测试值相关度的比较可以看出:同一块试样在不同低负荷梯度下的理论值与实际值的相关度随着负荷的增大而减小,负荷越小,相关度越大。因为随着负荷的增大,上述假设的纱线强力伸长的线性关系也将会随之发生变化。从整体来看试样的模型理论值要小于织物的实验实测值。是因为在拉伸过程中织物厚度会发生变化,随之经纬纱的直径也会减小,从而引起织物的织造角θ减小,导致横向伸长,总伸长增大,实测值也就会更大。

  实施例3:一种斜纹织物的经向伸长性预定方法,包括如下步骤:

  预取待制织物的经纱半径rj、纬纱半径rw,构成织物的经纱1的弹性系数kj1,构成织物的经纱2的弹性系数kj2,构成织物的经纱3的弹性系数kj3;预取待制织物的纬向单位长度中经纱根数Pj、在经向单位长度中纬纱根数Pw;预取待制织物的经向长度Xj和纬向长度Xw,待制织物的经向断裂强力TjD;

  则待制斜纹织物的经向伸长性ΔLj由以下方程组得出:

  

  方程组中,rj为经纱半径,rw为纬纱半径,Pj为织物纬向单位长度上的经纱根数,Pw为织物经向单位长度上的纬纱根数,Xj为织物的经向长度,Xw为织物的纬向长度,kj1为构成斜纹织物的经纱1的弹性系数,kj2为构成斜纹织物的经纱2的弹性系数,kj3为构成斜纹织物的经纱3的弹性系数,且经纱1、经纱2和经纱3在斜纹织物的组织单元中的相邻的三根经纱,θj0为自然状态下斜纹织物的经向织造角,θj1为织物受力拉伸后斜纹织物的经向织造角,TjD为织物的经向断裂强力,yjD为斜纹织物中经纱的受力系数,yjD≤30%。

  优选的,yjD取5%、10%、15%、20%、25%或30%。

  实施例4:一种设定经向伸长性为ΔLj的斜纹织物制作方法,包括以下步骤:

  获取用于制作斜纹织物的经纱、纬纱,测量经纱半径rj、纬纱半径rw、经纱的断裂强力T′jD,其中,经纱1、经纱2和经纱3在斜纹织物的组织单元中的相邻的三根经纱,获取经纱1的弹性系数kj1、经纱2的弹性系数kj2、经纱3的弹性系数kj3,将上述物理量代入方式组(11),

  计算后获得多组备选解其中,θj0为自然状态下斜纹织物的经向织造角,Pw为斜纹织物的经向单位长度中纬纱根数,Pj为织物的纬向单位长度中经纱根数,Xj为织物的经向长度,Xw为织物的纬向长度,Tj为斜纹织物的经向方向施加能够自然恢复原状的最大拉力;其中,Tj=y′jDT′jD,T′jD为经纱的断裂强力,y′jD为经纱在斜纹织物中的受力发挥系数,且y′jD∈[5%,15%];

  设定经纱在斜纹织物中的受力发挥系数y′jD,根据备选解试制斜纹织物,其中,斜纹织物的经向长度为Xj,织物的纬向长度为Xw,一般选择织物的经向长度为Xj为5cm,织物的纬向长度为Xw为5cm,测量试制织物的经向伸长性ΔL′j,当ΔL′j符合所需制作的经向伸长性误差范围(也即是满足需要)时,即可按相关物理量参数制造斜纹织物。

  实施例5:一种斜纹织物的纬向伸长性预定方法,包括如下步骤:

  预取待制织物的经纱半径rj、纬纱半径rw,构成织物的纬纱1的弹性系数kw1,构成织物的纬纱2的弹性系数kw2,构成织物的纬纱3的弹性系数kw3;预取待制织物的纬向单位长度中经纱根数Pj、在经向单位长度中纬纱根数Pw;预取待制织物的经向长度Xj和纬向长度Xw,待制织物的纬向断裂强力TwD;

  则待制织物的纬向伸长性ΔLw由以下方程组得出:

  

  方程组中,rj为经纱半径,rw为纬纱半径,Tw为织物的纬向断裂强力,pj为织物纬向单位长度上的经纱根数,pw为织物经向单位长度上的纬纱根数,Xj为织物的经向长度,Xw为织物的纬向长度,kw1为构成织物的纬纱1的弹性系数,kw2为构成织物的纬纱2的弹性系数,kw3为构成织物的纬纱3的弹性系数,且纬纱1、纬纱2和纬纱3在斜纹织物的组织单元中的相邻的三根纬纱,θw0为自然状态下斜纹织物的纬向织造角,θw1为织物受力拉伸后斜纹织物的纬向织造角,TwD为织物的纬向断裂强力,ywD为斜纹织物中纬纱的受力系数,ywD≤30%。

  优选的,ywD取5%、10%、15%、20%、25%或30%。

  实施例6:一种设定经向伸长性为ΔLw的斜纹织物制作方法,包括以下步骤:

  获取用于制作斜纹织物的经纱、纬纱,测量经纱半径rj、纬纱半径rw、纬纱的断裂强力T′wD,其中,纬纱1、纬纱2和纬纱3在斜纹织物的组织单元中的相邻的三根纬纱,获取纬纱1的弹性系数kw1、纬纱2的弹性系数kw2、纬纱3的弹性系数kw3,将上述物理量代入方式组(12),

  计算后获得多组备选解其中,θw0为自然状态下斜纹织物的纬向织造角,Pw为斜纹织物的经向单位长度中纬纱根数,Pj为织物的纬向单位长度中经纱根数,Xj为织物的经向长度,Xw为织物的纬向长度,Tw为斜纹织物的纬向方向施加能够自然恢复原状的最大拉力;其中,Tw=y′wDT′wD,T′wD为纬纱的断裂强力,y′wD为纬纱在斜纹织物中的受力发挥系数,y′wD∈[5%,15%];

  设定纬纱在斜纹织物中的受力发挥系数y′wD,根据备选解试制斜纹织物,其中,斜纹织物的经向长度为Xj,织物的纬向长度为Xw,一般选择织物的经向长度为Xj为5cm,织物的纬向长度为Xw为5cm,测量试制斜纹织物的纬向伸长性ΔL′w,当ΔL′w符合所需制作的纬向伸长性误差范围(也即是满足需要)时,即可按相关物理量参数制造斜纹织物。

  上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明,但是,所属技术领域的技术人员能够理解,在不脱离本发明宗旨的前提下,还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更,形成多个具体的实施例,均为本发明的常见变化范围,在此不再一一详述。

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