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《织物三维形态数学模型的建立》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、天津纺织工学院学报第17卷第2期(1998)JOURNALOFTIANJININSTITUTEOFVol.17No.2(1998)TEXTILESCIENCEANDTECHNOLOGYSum59织物三维形态数学模型的建立修毅李雪飞李兰友(北京服装学院北京100013)(天津纺织工学院自动化系天津300160)摘要本文对三维服装CAD技术中织物三维形态的特点,尤其是力学特性进行了描述,给出了织物空间数学力学能量模型,并且提出对该数学模型进行数值化的基本原则.同时还对三维服装CAD的今后发展做出展望.关键词三维形态,服装计算机辅助设计,织物,数
2、学模型分类号T101.923.1,TP391.72Establishmentofmathematicalmodelsof3DshapedfabricXiuYiLiXuefei(BeijingInstituteofClothingTechnlogy)LiLanyou(Dept.ofInd.Autom.Eng.)AbstractThecharacteristicsof3Dshapedfabric,especiallyitsdynamicpropertyinthe3DapparelCADaredescribed,thusthemathematic
3、allydynamicenergymodelinthefabricspaceisestablished,thenthebasicprincipleofdigitizationtothemodelisproposed,andfinallythefuturedevelopmentof3DapparelCADisforecast.Keywords3Dshaped,clothingCAD,fabric,mathematicalmodel自从美国一家公司研制出第一个服装CAD系统至今已有30多年的历史了.特别在最近10年左右的时间里,伴随着微型计算机
4、技术的迅速崛起,服装CAD技术已经发展成为服装工业中一项令人瞩目的技术.以提高工业化生产中的服装设计和工艺制作的质量、缩短生产制作周期、降低成本为目标的二维服装CAD系统已经基本成熟,众多优秀的服装款式设计和工艺设计系统产品受到了服装制造业的普遍欢迎并被采用.然而,随着社会的进步与发展,无论是服装设计师还是消费收稿日期:1997-12-10;修毅,男,34岁,讲师.—50—修毅等:织物三维形态数学模型的建立第17卷第2期个体都更加关注个体对服装的多方面需求,因此一种既能满足大规模工业化生产又能满足个性需求的技术、更能表达人们对服装设计的立体
5、思维的回归、更能展示出服装与人体相互依存关系的三维服装CAD理论和技术就应运而生了.服装制造业的迅速扩张和计算机及其相关技术的成熟为三维服装CAD理论与技术提供了广泛的市场需求和坚实的技术基础.三维服装CAD技术包括三维非接触式测量技术、三维人体模型的建立、三维曲面与二维平面的相互转换、三维织物悬垂的计算机仿真、三维推板和一系列计算机三维表现技术等,其中以三维织物形态的力学模型为基础的织物悬垂的计算机仿真是一项关键技术.因此,探讨织物三维形态的特性,建立其数学模型,制定计算机仿真算法并在计算机上加以实现,对最终完成人体着装自然形态的计算机仿
6、真具有重要的意义.1织物的特点及力学特性分析在研究三维织物形态时,存在着最终状态的确定问题.直观上最终状态是一种平衡状态,从力学意义上说,在这个状态下,各种力(包括外力和内力)、形变和位移满足某种平衡条件.从弹性力学的极小势能与位移变分方程的等价关系中不难推出:当物体(包括服装和织物)达到平衡状态时,物体具有极小势能,因此求出对象达到极小势能时的位移,就确定了其最终状态.使用求极小势能时位移的方法,首要问题是建立能量数学模型.为此做如下假定:(1)从织物组织的属性分析,认为织物是均匀连续的,这是以后分析的基本假定;(2)从织物的织造过程可以
7、看出:织物并不是在各个方向都具有相同的力学特性.实验表明:织物的弹性常数随方向改变而改变,但在经纬两个方向上的差异较为显著.因此假定织物是正交异性,即分别在两个垂直方向上力学特性存在差异.在此假定之下,进行应力应变的研究,可以求得在两个垂直方向上的能量.在悬挂过程中,织物所受载荷具有一定的特性.它通常包括重力和悬挂物的支持力.支持力与织物对悬挂物的作用力是作用力与反作用力的关系,而织物对悬挂物作用力的大小完全取决于织物的自身重量,因此织物载荷的性质(主要指量值大小)取决于织物本身的重量.织物单位面积上的重量很小,即使很大幅面织物总重量也是有
8、限的,因此将其自身重量分布在织物各个部分的集中载荷就更小,这样就可以认为由载荷所产生的形变和位移极小,远远小于织物尺寸,当以织物一个小单元作为研究对象时,可假定该单元是一个弹性体
