熊麗麗, 張 聿

(浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院, 杭州 310018)

研究與技術(shù)

基于斜紋基本組織的回紋分形組織設(shè)計方法

熊麗麗, 張 聿

(浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院, 杭州 310018)

以斜紋為基本組織，提出一種基于IFS的分形組織設(shè)計方法。該方法運用VC++編程，通過組織矩陣的迭代運算，快速生成此類基本組織的分形組織圖，并以具有某種特殊對應(yīng)關(guān)系的斜紋組織為填充組織，最終設(shè)計形成一類肌理效果獨特的分形織物組織圖，其紋理呈明顯的回紋外觀，且規(guī)律性明顯。在此基礎(chǔ)上，分析、討論此類回紋分形組織的設(shè)計特點及其影響因素，并借助電子提花機進行織造實驗，結(jié)果表明此類回紋分形組織設(shè)計方法是切實可行的。

斜紋; 基本組織; 回紋分形組織; 組織設(shè)計

分形組織是近年來提出的一種新型組織，其基于分形理論為組織設(shè)計提供了新的設(shè)計方法與思路。文獻[1]首先基于L系統(tǒng)提出了織物分形組織設(shè)計的基本原理與方法；文獻[2-3]對運用L 系統(tǒng)繪制分形組織的具體方法與途徑作了進一步的研究。在此基礎(chǔ)上，文獻[4-6]針對L系統(tǒng)在繪制分形組織時存在的問題與不足，提出基于IFS理論的分形組織設(shè)計方法，使分形組織的設(shè)計得到進一步的完善。本文則是以斜紋及斜紋變化組織為研究對象，運用VC++編程進行迭代，設(shè)計生成具有獨特結(jié)構(gòu)和視覺效果的一類分形織物組織，其目的在于有效地拓寬分形組織的設(shè)計空間，探尋織物組織設(shè)計的新思路。

1 以斜紋為基本組織的回紋分形組織設(shè)計原理

分形組織是基于IFS理論和Kronecker叉積運算的數(shù)學(xué)原理設(shè)計而成的。依據(jù)Kronecker叉積思想，分形組織可運用VC++編程語言運算符重載的方法生成[6-9]。在此基礎(chǔ)上，本文的研究以斜紋為基本組織，首先生成斜紋的分形組織，然后以具有特殊對應(yīng)關(guān)系的一類斜紋進行填充，從而獲得一類具有回紋視覺效果的分形組織，即回紋分形組織。

2 回紋分形組織圖的設(shè)計方法

回紋分形組織圖的設(shè)計主要考慮基本組織和填充組織的配合方法。經(jīng)過大量的填充實驗得知，當(dāng)選擇斜紋或斜紋變化組織為基本組織，再配合與之有特殊對應(yīng)關(guān)系的填充組織，即可得到一類有著不同回紋肌理效果的分形組織圖。

2.1 基本組織不變，填充組織變化

以圖1(a)的9×9斜紋為例，當(dāng)圖中的基本組織不變，分形級數(shù)n=2時(由于分形組織的組織循環(huán)數(shù)為基礎(chǔ)組織循環(huán)數(shù)的n次方關(guān)系，所以當(dāng)n>2時，組織循環(huán)數(shù)過大，一般超過了常規(guī)使用的范圍，因此本文主要考慮n=2的情況)，選擇不同的填充組織(分別見圖1(c1)(d1)(e1)(f1)(g1))與之配合，可獲得不同的回紋分形織物組織(分別見(c2)(d2)(e2)(f2)(g2))。

2.2 基本組織變化，填充組織不變

當(dāng)以斜紋或斜紋變化組織為填充組織且固定不變時，如果選擇不同的斜紋作為基本組織，同樣可以生成具有各種不同紋理效果的回紋分形組織。圖2是選擇相同的填充組織(m)和不同的基本組織(h1)(i1)(j1)(k1)(l1)進行配合比較。先將幾種不同的基本組織生成二級分形組織，然后再配合相同的填充組織(m)，會生成具有不同構(gòu)圖結(jié)構(gòu)的回紋分形組織圖。通過與圖1中回紋分形組織生成方法比較發(fā)現(xiàn)，圖2選取的基本組織分布富有變化，生成的回紋分形組織圖紋理中除了出現(xiàn)循環(huán)往復(fù)的回紋外，還出現(xiàn)了不封閉結(jié)構(gòu)的四邊形、圓角四邊形、圓形等嵌套結(jié)構(gòu)，這些嵌套結(jié)構(gòu)豐富了回紋分形組織的肌理。

3 織造實驗

選取圖1中的回紋分形組織圖(c2)(d2)，借助紋織CAD進行意匠處理，將其作為素織物組織進行織造實驗。考慮到組織循環(huán)81×81無法被提花機的紋針數(shù)整除，因其組織點對稱，所以，在組織的任意兩條相鄰邊界刪除一經(jīng)一緯的組織點，使其經(jīng)緯循環(huán)數(shù)等于80×80?？椩鞂嶒灥墓に噮?shù)如表1所示。用紋織CAD軟件將所選圖形進行分色處理后，織造實驗在電子提花機上進行，所得織物樣品照片見圖3。

圖1 回紋分形組織生成方法一Fig.1 The first way to create fret fractal weave

圖2 回紋分形組織生成方法二Fig.2 The second way to create fret fractal weave表1 織物參數(shù)Tab.1 Parameters of fabrics

項目數(shù)據(jù)原料經(jīng)111.1dtex×1(1/100D)滌綸網(wǎng)絡(luò)絲緯111.1dtex×1(1/100D)滌綸低彈絲密度經(jīng)640根/10cm緯320根/10cm組織循環(huán)80×80

圖3 回紋分形織物樣品照片F(xiàn)ig.3 Sample images of fret fractal weave fabrics

4 結(jié)果與分析

從織物的成型效果看，織物紋理效果的形成受到設(shè)計、原料及加工工藝等因素的影響，但是，從組織設(shè)計的角度看，織物的回紋效果主要受以下幾個設(shè)計因素的影響。

1)基本組織的循環(huán)數(shù)變化。選擇5枚、7枚、8枚、10枚的斜紋組織為基本組織生成分形組織時，在分形級數(shù)確定的情況下，選擇與之有特殊對應(yīng)關(guān)系的斜紋進行填充，同樣可以生成回紋分形組織，其生成的回紋分形組織如圖4(a)(b)(c)(d)所示。通過多次計算機實驗發(fā)現(xiàn)，選擇基本組織的組織循環(huán)數(shù)越來越小時，生成的回紋效果就越來越稀疏；基本組織的組織循環(huán)數(shù)越來越大時，經(jīng)組織點的分布將變得很稠密，回紋效果會逐漸模糊，其設(shè)計及織造難度也隨之增加。同時，分形級數(shù)越大，回紋紋路會隨之減少，結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度也隨之增加。因此當(dāng)選擇9枚左右的斜紋組織為基本組織，分形級數(shù)為2時，設(shè)計回紋分形組織的回紋效果最為明顯。

2)基本組織的組織結(jié)構(gòu)變化。基本組織的組織結(jié)構(gòu)變化決定著分形組織空間結(jié)構(gòu)的變化。不同的基本組織將產(chǎn)生完全不同的分形組織結(jié)構(gòu)，同時決定著回紋分形組織的斜向。從圖2可見，基本組織的變化直接影響生成的回紋分形組織的紋理效果。

3)填充組織的變化。填充組織影響著基本組織確定框架下的細節(jié)變化，由于基本組織在生成分形組織時，會產(chǎn)生大量的“空白區(qū)域”，這些空白區(qū)域均由填充組織來填充，所以，填充組織的變化使生成的回紋分形組織各具特色。從圖1可見，在回紋分形組織設(shè)計的過程中，選擇填充組織需注意經(jīng)浮點之間的間隔要疏密有致，均勻合理，此外填充組織所選擇的斜紋組織應(yīng)與基本組織的斜向相反，并且要做到填充組織結(jié)構(gòu)與分形組織結(jié)構(gòu)完美銜接，這樣才會在組織圖上產(chǎn)生比較勻稱、優(yōu)美的回紋結(jié)構(gòu)，并通過織造在面料實物上產(chǎn)生明顯的回形紋理。

圖4 不同組織循環(huán)數(shù)的回紋分形組織圖Fig.4 Fret fractal weave diagram with different cycle number of weaves

5 結(jié) 語

將分形理論應(yīng)用于面料的組織設(shè)計中，研究基本組織與填充組織的配合方法，設(shè)計回紋分形組織，并與傳統(tǒng)組織設(shè)計方法予以比較，然后將回紋分形組織以素織物組織的形式得以表達，用以開發(fā)新型面料。

1)基于IFS理論和Kronecker叉積運算的數(shù)學(xué)原理，通過計算機可視化的方法，選擇斜紋為基本組織，利用與之有特殊對應(yīng)關(guān)系的填充組織的合理配合，可設(shè)計出具有獨特視覺效果和風(fēng)格的回紋分形組織。通過織物成形實驗證明，回紋分形組織的設(shè)計方法是切實可行的。

2)回紋分形織物的肌理效果與組織的特點、紗線的選擇及后處理工藝有著密切的關(guān)系，而其中的組織紋理對織物的外觀有著直接的影響，所以，把握好各種組織設(shè)計影響因素對于控制回紋分形組織的紋理效果具有現(xiàn)實意義。

3)本文根據(jù)基本組織和填充組織的幾種配合形式討論回紋分形組織設(shè)計方法，進一步拓展了組織設(shè)計空間，從而為織物組織設(shè)計提供了新的可借鑒的思路。

[1]張聿,金耀,孫家武,等.基于L系統(tǒng)的織物分形組織設(shè)計方法[J].紡織學(xué)報,2007,28(5):33-34. ZHANG Yu, JIN Yao, SUN Jiawu,et al. The studies on designing fabric fractal-weave based on L-system[J]. Journal of Textile Research,2007,28(5):33-34.

[2]岑科軍,賈靜靜,孫家武,等.基于L系統(tǒng)的3×3平紋分形組織設(shè)計應(yīng)用方法[J].紡織學(xué)報,2011,32(11):49-52. CEN Kejun, JIA Jingjing, SUN Jiawu, et al. The design method of 3×3 plain fractal weave based on L-system[J]. Journal of Textile Research,2011,32(11):49-52.

[3]賈靜靜,張聿.基于L系統(tǒng)的緞紋分形組織及其織紋效果設(shè)計[J].絲綢,2011,48(5):32-34. JIA Jingjing, ZHANG YU. A method of designing fractal satin weave and its fabric texture based on L-system[J]. Journal of Silk,2011,48(5):32-34.

[4]ZHANG Yu, LEI Han. Design method of plain fractal weave based on IFS & Kronecker product[C]// 2011 4th IEEE International Conference on Computer Science and Information Technology(IEEE ICC SIT2011). Beijing: IEEE Press,2011:401-404.

[5]雷韓,張聿.基于IFS確定性迭代算法的麥粒分形組織設(shè)計法[J].絲綢,2012,49(8):26-29. LEI Han, ZHANG Yu. A design method of fractal weave with barley-corn pattern based on IFS determinacy iterative algorithm[J]. Journal of Silk,2012,49(8):26-29.

[6]張聿,金耀,岑科軍.基于IFS的非規(guī)則分形組織設(shè)計方法[J].紡織學(xué)報，2012,33(12):31-34. ZHANG Yu, JIN Yao, CEN Kejun. Method of designing irregular fractal weave based on IFS[J]. Journal of Textile Research,2012,33(12):31-34.

[7]HUTCHINSON J E. Fractals and self-similarity[J]. Indiana University Journal of Mathematics,1981(30):713-747.

[8]BARNSLEY M F. Fractals Everywhere[M]. New York: Academic Press Inc,1988:86-92.

[9]朱華,姬翠翠.分形理論及其應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2011:100-123. ZHU Hua, JI Cuicui. Fractal Theory and Its Applications[M]. Beijing: Science Press,2011:100-123.

Design Method of Fret Fractal Weave Based on Twill Weave

XIONG Lili, ZHANG Yu

(School of Fashion Design and Engineering, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

With twill as the basic weave, this paper puts forward IFS-based fractal weave design method. The method applies VC++ programming. Through the iterative operation of weave matrix, fractal weave diagram of the basic weave quickly generates. Twill weave which has a certain corresponding relationship with the basic weave serves as the filling weave. Finally, we get a kind of fractal weave diagrams with unique texture effects. The texture presents obviously fret appearance, and the regularity is obvious. On this basis, we analyze and discuss design characteristics of the fret fractal weave and its influencing factors. Through weaving experiment in electronic jacquard machine, the experiment proves that such design method is practical and feasible.

twill; basic weave; fret fractal weave; weave design

doi.org/10.3969/j.issn.1001-7003.2015.01.006

2014-06-18;

2014-09-29

浙江省重點科技創(chuàng)新團隊項目(2011R50004)

熊麗麗(1985-)，女，碩士研究生，研究方向為紡織工程。通信作者：張聿，教授， hzzy11111@163.com。

TS105.1

A

1001-7003(2015)01-0031-04 引用頁碼: 011105