機織物三點梁彎曲性能有限元模擬與分析.pdf

1、織物彎曲性能為織物抵抗彎曲形變的能力，與織物的挺括性、抗皺性、保形性、柔軟性和懸垂性能密切相關，并直接影響其成形性和用途。故研究準確、快速、客觀評價織物彎曲性能的方法極為必要。
　　機織物三點梁彎曲變形屬于非線性大變形，而有限元是解決非線性變形問題的有效方法。因此本課題采用有限元模擬軟件ABAQUS建立5種機織物模型，進行三點梁彎曲實驗模擬分析，并將提取的抗彎力—位移曲線與實驗曲線進行對比。通過有限元模擬計算得到彎曲過程中織物和壓

2、針上的應力分布情況，并分析了影響織物彎曲性能的因素。研究結果如下：
　　（1）在有限元模擬參數(shù)按如下設置：托針直徑為4mm，托針間距為6mm，夾頭距離為100mm，織物長度為180mm，有限元模擬曲線和實驗曲線無論從曲線趨勢還是從數(shù)值上都比較接近。提取的曲線特征值中最大抗彎力模擬值大于實驗值，且兩者的相對誤差均小于10％。3種織物左斜率和右斜率模擬值和實驗值的相對誤差小于10%，4種織物的抗彎功模擬和實驗值的相對誤差均小于10%，

3、所有織物寬度模擬值均接近實驗值，它們的相對誤差均小于10%。因此可以得到有限元模擬方法作為研究織物彎曲性能是有效的。
　?。?）由有限元分析結果可知織物彎曲過程中的受力情況：從整體上看，經(jīng)紗受力較大，緯紗受力較小，與托針和壓針接觸的紗線所受應力大于其它部分紗線?？椢镏屑喚€受力情況如下：織物中經(jīng)紗在壓針處的應力值最大，最大值波峰兩側應力分布大致相同，紗線上應力分布以壓針為中心向兩側傳遞；托針處紗線應力分布相對比較均勻，應力最大位置分

4、布在與托針接觸的部分。緯紗應力最大值分布在紗線頭端的交織點處，其余位置的應力分布相對比較均勻。針上應力分布情況：應力分布整根針，即整根針受到力的作用，壓針與織物接觸部分應力大于未接觸部分，彎曲過程中應力沿針的徑向傳播。由于針與織物間相互作用力是發(fā)生變化的，所以應力沿壓針長度方向上發(fā)生變化。
　?。?）織物三點梁彎曲的因素分析結果如下：
　　①托針直徑從2mm增加到6mm時，最大抗彎力由9.16cN增加到9.93cN，左斜率由

5、1.15cN·mm-1增加到1.31cN·mm-1，抗彎功從134.27cN·mm增加到136.41cN·mm，寬度、右斜率和抗彎功大致呈增加趨勢。②托針間距從6mm增加到10mm時，模擬曲線趨勢相同，都是先上升后下降，最大抗彎力、抗彎功和寬度減小，左右斜率變化不大。③有夾持力時曲線峰值略有增加，曲線寬度變窄，左斜率增加，右斜率變化不大，曲線峰值附近波動較大，而無夾持力時波峰附近比較光滑。④無夾持力時，隨夾頭間距減小，曲線峰值、斜率、抗

6、彎功略有增加，但間距減小到一定程度，織物兩端始終在夾頭外，織物與夾頭作用力不發(fā)生變化，模擬曲線不發(fā)生變化。⑤試樣長度由140mm增加到180mm時，模擬曲線的最大抗彎力、抗彎功和寬度增加，斜率變化不大。⑥紗線模量由300MPa增加到500MPa時，最大抗彎力、左右斜率、抗彎功和寬度隨之增加。⑦摩擦因數(shù)由0增加到0.4時，最大抗彎力、抗彎功、寬度明顯增加，左、右斜率增加比較緩慢。⑧根據(jù)模擬結果，紗線泊松比從0.1增加到0.3時，最大抗彎力

7、、抗彎功、寬度和左、右斜率變化不大，而從0.3增加到0.4時，各個特征指標變化明顯增大。⑨不同結構相對模擬曲線的影響：最大抗彎力、左、右斜率大小排序為：緯支持面織物>經(jīng)支持面織物>等支持面織物，抗彎功和寬度大小排序為：經(jīng)支持面織物>等支持面織>緯支持面織物。緯支持面織物曲線比較陡峭且波峰寬度比較窄，波動比較大，經(jīng)支持面織物曲線次之，等支持面織物曲線最為光滑平坦。⑩不同經(jīng)緯密時曲線形狀相同。隨著經(jīng)緯密的增加，最大抗彎力、左斜率、右斜率、抗