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基于KES测试的织物物理模型建立和外观动静态模拟

孟宁宁  
【摘要】:织物性能预测体系的建立一直是服装、家纺等纺织产品的生产和设计中亟待解决的一个问题,如果能够在计算机中再现或者预测织物的动静态行为,可大大提高服装和家纺产品在设计、开发等各环节的效率,也有助于实现大规模用户服装定制。实现织物性能预测的关键技术是织物变形模拟,近些年为了更准确真实的模拟织物的变形行为,人们在仿真模型、碰撞检测与响应、积分方法、模型参数化等方面做了大量的研究,但研究结果不尽如人意,尤其是在模型参数化方面。本文的目的,就是要研究出一个更合理的模型参数化方法,将实际的织物的性能在织物模型的参数上体现出来,使得织物模型的运动更接近实际织物。 弹簧—质点模型能与织物自身力学行为较好的结合,并能有效的模拟出织物复杂变形,因此本文选择弹簧—质点模型做织物模拟。本文首先研究了将实际织物的性能与模型参数联系起来的方法,即由实际织物KES测试的实验数据推导模型中弹簧的力学公式,并给出了具体的推导公式。这个三种弹簧的变形量与弹簧力的公式关系是基于实际织物的实验数据,因此弹簧的力学行为可真实表达织物的实际性能。接下来,本文对于公式不合理的地方做了修正,根据织物拉伸、剪切和弯曲三种力实际的作用状态,限定了模型中三种弹簧力的作用时间,并解决了由于公式的局限性而引起的失真问题。本文选择了5种具有代表性的织物,利用所建立的模型,模拟出了织物的静态悬垂外观和织物在风中飘动的动态外观,并与实际做对比,验证了本文提出的模型参数化方法的可行性。 本文在Visual C++ 6.0的编程环境下,利用OpenGL技术建立织物的模拟环境、绘制实体织物、添加光照功能和织物模型的多视角观察功能,将织物的模拟结果在程序中呈现出来。 最后,在以上研究的基础上,本文建立了半身裙模型,模拟出了5种织物制成半身裙后的造型效果,为本文的研究进一步应用于实际奠定了基础。


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