本发明涉及一种织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，属于纺织品检测与分析领域。
背景技术：
1、织物的形变性能研究是纺织工程领域的重要课题之一。织物的形变性能与其材质、结构、加工工艺等因素密切相关。现有的实验方法只能得到织物弯曲后的形态，对于织物形变性能的数据量化程度不够直接清晰有效。而基于织物数字化机理模型的方法通过模拟不同受力方式下的织物变形情况，获取织物的多种物理性能参数。同时，分析织物在不同厚度、纤维密度等条件下的形变性能，以评估其在实际使用中的耐久性和舒适性。
2、通过织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，可为纺织工程的材料选择、产品设计和生产工艺提供科学依据和技术支持，进一步提高织物的品质和性能，满足人们日益增长的需求。因此，确有必要提供一种创新的基于织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，以克服现有技术中的缺陷。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，其从织物的原料、纱线结构、组织结构、拉伸强度和屈服应力等物理性能入手，通过建立相应的织物受力数字化机理模型，输入变化力值和边界条件，实现对于不同受力方式下织物形变性能的预测。
2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，其包括如下工艺步骤：
3、1)首先采集织物的几何结构和物理性能信息，并根据这些信息构建织物的三维几何模型。在模型中，赋予各个结构单元相应的力学属性，以模拟织物在受载荷情况的行为。这一步骤确保在模拟中准确地反映织物的结构和特性。
4、2)利用三维制图软件对织物进行1:1建模，将采集到的织物信息量化还原为数字化机理模型。
5、3)在有限元模拟软件中搭建相应的受力方式，形成数字机理量化力场，对织物受载荷形变过程进行模拟。模拟不同的受力情况，比如弯曲、对折等，以获取织物在不同受载荷条件下的状态。这些模拟可以帮助了解织物的弯曲、保形等性能。
6、4)进入有限元模拟软件后处理阶段进行预测模拟。在模拟过程中根据模型设定的条件，预测织物在实际受力情况下的行为。同时将模拟结果和实际实验结果进行对比，验证其可行性和有效性。同时模拟结果能提前发现潜在的问题并进行相应的迭代和优化。
7、5)获取关于织物保形性的相关数据进行数据分析。对模拟得到的数据进行深入分析，了解织物在不同受力条件下的性能表现，并为纺织品生产工艺的优化和产品设计提供重要参考。
8、本发明的基于织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法进一步为：所述步骤1)中被模拟的织物的力学属性包括但不限于纤维的断裂强力和伸长、初始模量、弹性恢复性，纱线材料类型、弹性模量、屈服强度、纱线间摩擦力等。通过精确描述这些属性，能够更准确地模拟织物在不同力学条件下的行为。
9、本发明的基于织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法进一步为：所述步骤2)中，2.1打开solidworks软件，新建一个零件，在显示基准面绘制草图，使用方程式驱动的曲线，根据实验测得纱线路径和屈曲波高等数据开始绘制纱线路径。2.2绘制纱线轮廓草图。2.3同理改变下曲线的方向，在垂直方向的基准面使用方程式驱动的曲线，同样绘制一条纱线路径。2.4同理绘制该方向的纱线轮廓草图。2.5选择特征扫描命令轮廓，选择纱线截面，路径选择纱线路径进行扫描，得到立体纱线。2.6选择线性阵列，将纱线沿一定方向阵列。2.7将阵列的纱线沿基准面镜像得到一个对称的实体，隐藏多余的实体。2.8同理，另一方向的纱线先使用特征扫描命令生成立体纱线再用线性阵列，同样勾选实体选择镜像。即可将采集到的织物信息量化还原为数字化机理模型。
10、本发明的基于织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法进一步为：所述步骤2)中，织物若由纤维直接堆砌而成则需要根据纤维排列方式,在三维制图软件中绘制出单根纤维的轮廓曲线。利用扫描间隔阵列,将单根纤维沿平面间隔或随机排布,模拟纤维网结构平面层。然后,使用拉伸、加厚等特征对平面层进行立体化处理,赋予其一定厚度,并进行必要的几何修复,模拟成型后的纤网结构。由此得到的纤维数字化机理模型更接近于实际织物的仿真结构，能够更准确地反映织物的柔性和变形特性。
11、本发明的基于织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法进一步为：所述步骤3)中，3.1将从solidworks软件中建好的纱线数字化机理模型以part的模式导入到有限元模拟软件中，并再part模块中创建实验所需的其他设备，在有限元分析环境中对织物进行进一步的模拟。3.2在有限元模拟软件的property模式中将纱线数字化机理模型的各类属性赋予纱线，这些属性包括但不限于材料类型、弹性模量、屈服强度等。这些属性的设置将影响纱线在有限元模拟中的行为，从而影响整个织物的形变性能。3.3完成纱线属性的设置后在assembled模块中，导入所有创建的part并将纱线装配成一块织物。包括将多根纱线按照设计要求进行排列、连接和固定，形成一个完整的织物结构。在装配过程中需要考虑纱线之间的交错、重叠和连接方式，以及织物的整体形状和尺寸。
12、本发明的基于织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法进一步为：所述步骤3)中，导致织物产生形变的方式多种多样，以三点梁弯曲形变方式为例。在有限元模拟软件中，通过模拟三点梁弯曲的过程来预测织物的形变情况。3.4将在part模块中创建的刚性细长圆柱体，导入到assembled模块中，在装配好的织物基础上增加刚性细长圆柱体，圆柱体将充当施加载荷的支撑点。这些支撑点的位置和间距应按照实际情况设置，以模拟织物在实际应用中受到的力的作用。3.5在step模块设置dynamic，explicit分析步，以模拟施加载荷的过程。在这一步中可设置载荷的大小、方向和施加时间等参数，以模拟三点梁弯曲的过程。3.6在interaction模块设置所需要的接触。3.7在load模块通过加设边界条件，以限制织物在模拟过程中的运动范围。这些边界条件包括固定边界、约束边界等，以确保模拟结果的准确性和可靠性。3.8还需要在mesh模块划分网格，将织物数字化机理模型划分为小块，以便有限元模拟软件进行数值计算。在网格划分过程中需要注意网格的密度和质量，以保证模拟结果的精确度和稳定性。3.9最后完成前处理阶段后，在job模块提交作业，等待有限元模拟软件进行模拟计算。在模拟过程中，有限元模拟软件将根据设置的参数和边界条件，对织物的弯曲行为进行模拟计算。
13、本发明的基于织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法进一步为：所述步骤4)中，在进入有限元模拟软件后处理阶段进行预测模拟时，首先根据模型设定的条件进行分析。这些条件包括了施加在织物上的载荷大小、方向、施加时间以及边界条件等。通过这些设定能够模拟织物在实际受力情况下的行为。在模拟过程中，有限元模拟软件会根据设定的条件对织物的各种力学响应进行计算和分析。4.1在visualization模块中观察织物的形变、应力分布、位移等情况，从而评估织物的形变性能。4.2可以输出任何你所需要的数据，观测animation中的动态变化，将模拟结果和实际实验结果进行对比，验证其可行性和有效性。4.3通过模拟结果能提前发现潜在的问题。例如，如果模拟显示织物出现了过度的变形或者局部应力集中，这可能表明织物的设计或者材料选择存在问题。通过及时发现并分析这些问题，进行相应的迭代和优化，从而提高织物的形变性能和整体质量。
14、本发明的基于织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法进一步为：所述步骤5)中，获取关于织物形变弯曲性质的相关数据后，进行深入的数据分析。首先，对模拟结果进行统计分析，比如计算织物的最大变形量、最大应力值等。这些数据能够直观地反映织物在不同受力条件下的性能表现。其次对模拟结果进行可视化分析，通过绘制变形图、应力分布图等，直观地观察织物的变形情况和应力分布情况。这些可视化数据能够帮助更直观地了解织物在不同受力条件下的行为特点。另外还可以利用模拟数据进行参数分析和优化。通过改变模型中的参数，比如材料属性、几何尺寸等，评估这些参数对织物性能的影响，从而优化织物的设计和制造工艺。最后，通过对模拟数据的深入分析，为纺织品生产工艺的优化和产品设计提供重要参考。根据分析结果调整生产工艺，改进产品设计，从而提高织物的性能和质量，满足不同应用场景的需求。
15、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
16、本发明通过建立织物数字化机理模型，在模拟过程中根据实际生产条件模拟织物的形变行为，从而更准确地预测织物的形变性能。
17、与传统的实验方法相比，本发明采用织物数字化机理模型的方法，能够更快速、更经济地获取关于织物形变性能的相关数据。通过模拟得到的数据进行深入分析，了解织物在不同受力条件下的性能表现，为纺织工艺的优化和产品设计提供重要参考。
1.织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，其特征在于，所述的步骤三，具体操作如下：
3.如权利要求1或2所述的织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，其特征在于，所述的步骤四，具体操作如下：
4.如权利要求1或2所述的织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，其特征在于，所述的步骤一，所述的力学属性包括但不限于纤维的断裂强力和伸长、初始模量、弹性恢复性，纱线材料类型、弹性模量、屈服强度、纱线间摩擦力。
5.如权利要求3所述的织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，其特征在于，所述的步骤一，所述的力学属性包括但不限于纤维的断裂强力和伸长、初始模量、弹性恢复性，纱线材料类型、弹性模量、屈服强度、纱线间摩擦力。
6.如权利要求1或2或5所述的织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，其特征在于，所述的步骤二，织物若由纤维直接堆砌而成则需要根据纤维排列方式,在三维制图软件中绘制出单根纤维的轮廓曲线；利用扫描间隔阵列,将单根纤维沿平面间隔或随机排布,模拟纤维网结构平面层；然后,使用拉伸、加厚特征对平面层进行立体化处理,赋予其厚度,并进行必要的几何修复,模拟成型后的纤网结构。
7.如权利要求3所述的织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，其特征在于，所述的步骤二，织物若由纤维直接堆砌而成则需要根据纤维排列方式,在三维制图软件中绘制出单根纤维的轮廓曲线；利用扫描间隔阵列,将单根纤维沿平面间隔或随机排布,模拟纤维网结构平面层；然后,使用拉伸、加厚特征对平面层进行立体化处理,赋予其厚度,并进行必要的几何修复,模拟成型后的纤网结构。
8.如权利要求4所述的织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，其特征在于，所述的步骤二，织物若由纤维直接堆砌而成则需要根据纤维排列方式,在三维制图软件中绘制出单根纤维的轮廓曲线；利用扫描间隔阵列,将单根纤维沿平面间隔或随机排布,模拟纤维网结构平面层；然后,使用拉伸、加厚特征对平面层进行立体化处理,赋予其厚度,并进行必要的几何修复,模拟成型后的纤网结构。
9.如权利要求1或2或5所述的织物数字化机理模型建立与织物保形性的预测方法，其特征在于，所述的步骤五，具体操作如下：
