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竹节纱竹节参数对纱线强力及布面竹节分布的影响

卢雨正  
【摘要】: 目前竹节纱实际生产中存在着两个主要问题:竹节纱织造断头率高和竹节纱织物表面竹节分布不匀,它们均与竹节参数的设计密切相关,为了解决这两个问题,本文分别利用数学力学模型方法以及图形图像学的方法加以研究。 首先重点介绍了当前与竹节纱相关的理论研究以及生产实践的现状。对竹节纱进行了分类,着重比较了几种竹节纱加工装置的区别,对于本论文实验中所采用的ZJ-5型竹节纱装置进行了详细介绍。 论文从竹节纱捻度分布的角度入手,构建了竹节纱捻度分布的数学力学模型,将纱线的扭转加捻过程模拟为普通杆件的扭转过程,得出竹节纱中捻度大小的分布规律。根据纱线的捻回守恒定理,推导出竹节纱中各个纱段捻度分布的计算公式,并结合实际生产中的各种情况分析了公式的适用范围,采用间接法对公式的正确性进行了验证。 竹节纱强力影响因素的分析建立在捻度分布模型的基础上,通过实验发现,基纱较粗的竹节纱与基纱较细的竹节纱断裂位置的分布有差异,较粗的竹节纱竹节部分易成为强力弱环;较细的竹节纱,基纱部分易成为强力弱环;此外,当竹节长度短于纤维主体长度时,竹节部分的强力会有所增加。在设计开发竹节纱的过程中,要提高竹节纱的强力,要注意两个方面:一要避免较粗竹节纱的竹节部分捻度太低,二要控制较细竹节纱基纱部分的捻度不超过临界捻度。 接下来论文提出了竹节纱织物表面竹节分布的均匀性的评价方法。借用图形图像学中的面积A_s以及质心P(x_m,y_m)作为评价指标,对竹节纱表面竹节分布的均匀性进行评价。先通过扫描仪随机采集多个竹节纱织物子样图像,利用时域与频域相结合的方法,将子样图像中的竹节部分与底纹部分分离开来,得到了反映竹节分布状况的二值化图像,竹节分布均匀性主要与各子样二值化图像中竹节所占面积A_s的CV值(变异系数)以及竹节分布的质心P与布面几何中心位置O的最大偏移距离D有关,子样图像间竹节数量差异越小,各子样图像间A_s的CV值就越小;子样图像内竹节分布越均匀,D也就越小。对于一般竹节纱织物而言,子样图像间A_s的CV值小于10%,D值小于图像整体大小的10%的情况下,可以认为该竹节纱织物竹节分布均匀。 为了实现虚拟评价,缩短竹节纱织物产品的开发过程,文章利用模拟方法获得竹节纱织物的竹节分布效果图,结合均匀性评价方法分析了竹节纱织物生产过程中各个参数对于竹节分布均匀性的影响。分析结果显示,竹节纱比例较高时,竹节纱参数的变化对于竹节分布的影响较小,竹节的分布均较为均匀;当竹节纱比例较低时,竹节设计参数的影响较为显著,模糊循环竹节纱中各个纱段组合之间的竹节间隔的差异越小,则织物中竹节分布越趋向于均匀。


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