機(jī)織物三點(diǎn)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(guān)，并直接影響其成形性和用途。故研究準(zhǔn)確、快速、客觀評(píng)價(jià)織物彎曲性能的方法極為必要。
　　機(jī)織物三點(diǎn)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(wèn)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(jī)織物模型，進(jìn)行三點(diǎn)梁彎曲實(shí)驗(yàn)?zāi)M分析，并將提取的抗彎力—位移曲線與實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)有限元模擬計(jì)算得到彎曲過(guò)程中織物和壓

2、針上的應(yīng)力分布情況，并分析了影響織物彎曲性能的因素。研究結(jié)果如下：
　?。?）在有限元模擬參數(shù)按如下設(shè)置：托針直徑為4mm，托針間距為6mm，夾頭距離為100mm，織物長(zhǎng)度為180mm，有限元模擬曲線和實(shí)驗(yàn)曲線無(wú)論從曲線趨勢(shì)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(shí)驗(yàn)值，且兩者的相對(duì)誤差均小于10％。3種織物左斜率和右斜率模擬值和實(shí)驗(yàn)值的相對(duì)誤差小于10%，4種織物的抗彎功模擬和實(shí)驗(yàn)值的相對(duì)誤差均小于10%，

3、所有織物寬度模擬值均接近實(shí)驗(yàn)值，它們的相對(duì)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(jié)果可知織物彎曲過(guò)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(yīng)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(yīng)力值最大，最大值波峰兩側(cè)應(yīng)力分布大致相同，紗線上應(yīng)力分布以壓針為中心向兩側(cè)傳遞；托針處紗線應(yīng)力分布相對(duì)比較均勻，應(yīng)力最大位置分

4、布在與托針接觸的部分。緯紗應(yīng)力最大值分布在紗線頭端的交織點(diǎn)處，其余位置的應(yīng)力分布相對(duì)比較均勻。針上應(yīng)力分布情況：應(yīng)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(yīng)力大于未接觸部分，彎曲過(guò)程中應(yīng)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(yīng)力沿壓針長(zhǎng)度方向上發(fā)生變化。
　?。?）織物三點(diǎn)梁彎曲的因素分析結(jié)果如下：
　　①托針直徑從2mm增加到6mm時(shí)，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(shì)。②托針間距從6mm增加到10mm時(shí)，模擬曲線趨勢(shì)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(shí)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(dòng)較大，而無(wú)夾持力時(shí)波峰附近比較光滑。④無(wú)夾持力時(shí)，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(zhǎng)度由140mm增加到180mm時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(jié)果，紗線泊松比從0.1增加到0.3時(shí)，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(shí)，各個(gè)特征指標(biāo)變化明顯增大。⑨不同結(jié)構(gòu)相對(duì)模擬曲線的影響：最大抗彎力、左、右斜率大小排序?yàn)椋壕曋С置婵椢?經(jīng)支持面織物>等支持面織物，抗彎功和寬度大小排序?yàn)椋航?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(dòng)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(shí)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