許 鶴，唐予遠,，馬 菲，單晶晶，張彩虹

(中原工學(xué)院，a.紡織學(xué)院；b.河南省功能性紡織材料省級重點實驗室，鄭州 450007)

噴射口角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)設(shè)計

許 鶴a，唐予遠a,b，馬 菲a，單晶晶a，張彩虹b

(中原工學(xué)院，a.紡織學(xué)院；b.河南省功能性紡織材料省級重點實驗室，鄭州 450007)

文章對角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)圖進行研究分析，通過改變實口角聯(lián)鎖或空口角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖中的經(jīng)紗交織規(guī)律，進而可以設(shè)計與其相對應(yīng)的帶有噴射口的實口角聯(lián)鎖或空口角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)結(jié)構(gòu)圖利用Excel畫出其上機圖，沿用上述的設(shè)計方法，在其結(jié)構(gòu)圖上增加一個或多個組織循環(huán)，通過小樣織機就可以制得噴射口結(jié)構(gòu)大小不同的織物；增加共緯次數(shù)可以得到噴射口與噴射口之間距離不一的織物組織。結(jié)果表明，該方法借助于CAD繪圖軟件可以使復(fù)雜的噴射口角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖設(shè)計變得簡便快速。

角聯(lián)鎖；組織循環(huán)；空口結(jié)構(gòu);噴射口結(jié)構(gòu)

0 引 言

角聯(lián)鎖織物是三維織物組織的一種，該組織結(jié)構(gòu)具有一定的規(guī)律性，目前對其幾何結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能[1-4]的研究頗多，但對其結(jié)構(gòu)設(shè)計研究甚少，而對噴射口角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計研究尤少。丁辛等[5-6]分析研究了三維機織復(fù)合材料的幾何模型與結(jié)構(gòu)；白燕[7]、楊彩云等[8]、主要研究了正則角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法；盧士燕等[9]設(shè)計了角度聯(lián)鎖織物；聶建斌等[10]運用分式的方法，設(shè)計了實口角聯(lián)鎖織物組織圖的設(shè)計，而空口角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計并未給出；顧平教授在《織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計學(xué)》一書中，給出了帶噴射口的實口角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)圖[11]，此書對帶噴射口的空口角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)圖及其形成過程以及設(shè)計方法尚未給出。

本文在兩種相同的角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過改變經(jīng)紗的交織規(guī)律，從而形成一列沿經(jīng)紗方向與緯紗平行，且形狀大小相同的通道，該結(jié)構(gòu)即為噴射口角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)。噴射口角聯(lián)鎖組織的產(chǎn)生使角聯(lián)鎖織物組織的設(shè)計變得靈活多樣，繼而可以根據(jù)實際所需選擇并設(shè)計出相應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)。

1 實口角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖分析

角聯(lián)鎖織物經(jīng)緯紗細度已定的情況下，織物的厚度與緯紗重疊層數(shù)具有直接關(guān)系，而緯紗在打緯時易重疊，因此緯角聯(lián)鎖組織在實際應(yīng)用中相對較為廣泛，文中提到的角聯(lián)鎖織物如無特殊說明均指多重緯角聯(lián)鎖織物。角聯(lián)鎖織物經(jīng)緯紗交織過程中每個經(jīng)紗交織口有且僅有一根緯紗織入，則形成實口結(jié)構(gòu)。在設(shè)計實口角聯(lián)鎖織物時，根據(jù)角聯(lián)鎖經(jīng)緯紗組織循環(huán)關(guān)系[12]，進而確定經(jīng)緯紗數(shù)，并設(shè)計出兩個同種結(jié)構(gòu)的兩層角聯(lián)鎖組織圖，如圖1所示(文中結(jié)構(gòu)圖的數(shù)字均為自行定義的經(jīng)紗編號)。

圖1 兩個兩層實口角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)圖

1.1 帶噴射口的實口角聯(lián)鎖織物的設(shè)計

在實口角聯(lián)鎖織物的基礎(chǔ)上，通過任意改變上下兩種相同組織結(jié)構(gòu)的經(jīng)紗交織規(guī)律，從而形成了一種對稱結(jié)構(gòu)的帶噴射口的實口角聯(lián)鎖組織。結(jié)合圖1、圖2，若改變圖1組織中的第一根與第六根經(jīng)紗規(guī)律便形成了一種新的組織結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，即為帶噴射口的四層實口角聯(lián)鎖組織結(jié)構(gòu)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)圖利用Excel畫出與其相對應(yīng)的上機圖(如圖3所示)，有此上機圖即可以在普通織機上生產(chǎn)制造。經(jīng)大量研究得出，若圖2增加圖1所示的組織循環(huán)可以使其噴射口變大(如圖4所示)；進一步對圖4改變其經(jīng)紗的交織規(guī)律形成多次共緯，制得的織物組織其噴射口與噴射口之間的距離變大(其結(jié)構(gòu)圖如圖5所示)，因此可以根據(jù)實際需要設(shè)計出噴射口大小和噴射口與噴射口之間距離不同的織物組織。

圖2 帶有噴射口四層實口角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)圖

圖3 噴射口四層實口角聯(lián)鎖組織上機圖

圖4 四個組織循環(huán)的四層噴射口的實口角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖

圖5 六次共緯的噴射口角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖

1.2 帶噴射口的空口角聯(lián)鎖織物的設(shè)計

角聯(lián)鎖織物經(jīng)緯紗交織過程中形成緯紗空缺經(jīng)紗交叉口時，即為空口結(jié)構(gòu)，空口結(jié)構(gòu)分為普通空口結(jié)構(gòu)和最大空口結(jié)構(gòu)，以最大空口角聯(lián)鎖織物為例設(shè)計噴射口空口角聯(lián)鎖織物。當(dāng)緯重數(shù)保持不變時，在不允許經(jīng)紗重疊的情況下，Rjmax=2(N-1)+2=2N(N為層數(shù))為最大空口角聯(lián)鎖的最大值[12]，根據(jù)新的經(jīng)緯紗循環(huán)關(guān)系確定最大空口經(jīng)緯紗數(shù)目分別為2N與2N2，進而設(shè)計出最大空口角聯(lián)鎖織物(如圖6所示)。利用上述設(shè)計方法，任意改變圖6(a)中的兩層空口角聯(lián)鎖織物組織經(jīng)紗的交織規(guī)律便形成一種帶有噴射口的空口角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)(如圖7所示)。同理，若圖7增加圖6(a)的組織循環(huán)可以使噴射口增大；改變經(jīng)紗的交織規(guī)律，可以使得噴射口與噴射口之間的距離變大(如圖8所示)。

圖6 最大空口數(shù)目角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)圖

圖7 帶有噴射口的四層空口角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖

圖8 噴射口組織循環(huán)增加的四層空口角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖

2 結(jié) 論

本文以兩種實口角聯(lián)鎖為例分析，通過改變其經(jīng)紗交織規(guī)律,形成一種新的組織結(jié)構(gòu)，即為帶噴射口的角聯(lián)鎖組織。在實口角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了空口角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)，并對其深入研究得到了帶有噴射口的空口角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明：增加噴射口角聯(lián)鎖織物的組織循環(huán)和共緯次數(shù)，可以分別制得噴射口大小不同和噴射口與噴射口之間距離不一的織物組織。利用該方法設(shè)計的噴射口角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)，在普通織機上就可以織造織物，然后將其加工成復(fù)合材料，進而可以對比分析并探討噴射口角聯(lián)鎖復(fù)合材料的幾何結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性能，最終根據(jù)實際所需來選擇合理有效的組織結(jié)構(gòu)。

[1] 李艷清，祝成炎，田 偉，等.填經(jīng)紗對三維角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)符合材料準(zhǔn)靜態(tài)侵徹性能的影響[J].紡織學(xué)報，2013，34(7):69-73.

[2] 唐予遠，李 虹，章 偉，等.三維機織多孔復(fù)合材料的橫向沖擊力[J].紡織學(xué)報，2010，31(2):44-49.

[3] 王春霞，宋孝浜，金利民.三緯角聯(lián)鎖機織復(fù)合材料三點彎曲破壞的有限元計算[J].紡織學(xué)報，2014，35(3):41-45.

[4] 楊 格，潘忠祥.三緯角聯(lián)鎖機織復(fù)合材料三點彎曲疲勞的細觀結(jié)構(gòu)效應(yīng)[J].玻璃鋼/復(fù)合材料，2014(3):13-17.

[5] 丁 辛，易洪雷.三維機織幾何結(jié)構(gòu)的表征[J].東華大學(xué)學(xué)報，2003,29(3):15-19.

[6] 丁 辛，易洪雷.三維機織結(jié)構(gòu)的幾何模型[J].復(fù)合材料學(xué)報，2003,20(5):108-113

[7] 白 燕.正則多重緯角聯(lián)鎖機織物的快速設(shè)計[J].紡織學(xué)報，2013，34(2):61-64.

[8] 楊彩云，李嘉祿.復(fù)合材料用3D角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)預(yù)制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及新型制造技術(shù)[J].東華大學(xué)，2005，31(5)：53-58.

[9] 盧士燕，聶建斌.角度聯(lián)鎖三維機織物的設(shè)計與生產(chǎn)[J].棉紡織技術(shù)，2005,33(2):72-75

[10] 聶建斌，盧士燕.角聯(lián)鎖織物的組織設(shè)計[J].紡織學(xué)報，2006，27(3):90-91.

[11] 顧 平.織物組織與結(jié)構(gòu)學(xué)[M].上海:東華大學(xué)出版社，2010：152-155.

[12] 顧 平.多重緯角聯(lián)鎖三維機織物結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].上海紡織科技，2002，30(4):24-26.

(責(zé)任編輯：許惠兒)

Design of Jet Angle-interlock Fabric Structure

XUHea,TANGYu-yuana,b,MAFeia,SHANJing-jinga,ZHANGCai-hongb

(a.College of Textiles;b.Provincial Key Laboratory of Functional Textile Materials of Henan, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, 450007, China)

This paper studies and analyzes the structure diagram of angle-interlock fabrics, designs the corresponding solid angle-interlock or empty angle-interlock fabric structure diagram by changing the warp weaving law in the diagram, and draws its looming draft with Excel according to the structure diagram. With the design method above, fabrics with different size of jet structure can be made with sampling loom by adding one or more weaving cycles on the structure diagram. Weave structure with different distance between jets can be obtained by increasing the total number of weft. The result shows that this method can make complicated jet angle-interlock structure diagram design become easy and fast with CAD mapping software.

angle-interlock; weaving cycle; empty structure; jet structure

2014-12-16

許 鶴(1987-)，男，河南商丘人，碩士研究生，主要從事紡織材料與紡織品設(shè)計方面的研究。

TS105.11

A

1009-265X(2015)04-0017-03