正則多重緯角聯(lián)鎖機織物的快速設計

白 燕

(上海工程技術(shù)大學 服裝學院，上海 201620)

角聯(lián)鎖織物屬于三維機織物中的一員，它是在普通織機上較易織造的平板狀立體織物，在國內(nèi)外已廣泛用于平板型增強復合材料。它可通過設計、加工及材料的運用，達到預期的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、壓縮性、強度和織物厚度，但是在傳統(tǒng)的角聯(lián)鎖織物組織設計過程中，一般先手工畫出結(jié)構(gòu)圖，然后再根據(jù)其結(jié)構(gòu)圖畫出組織圖，當織物厚度較厚時，依靠手工繪圖往往費工費時，而且容易出錯［1］。本文就正則多重緯角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)存在著一定的規(guī)律性，研究發(fā)現(xiàn)可以利用Excel工作表來參與設計，以取代手繪圖形，較好地解決了上述問題。

1 織物特征及組織參數(shù)間的數(shù)學關(guān)系

所謂正則多重緯角聯(lián)鎖織物，是其經(jīng)紗以一定的傾斜角(當緯紗細度相同時，經(jīng)紗傾斜角通常是45°)貫穿整個織物厚度且與重疊狀的各層緯紗進行角聯(lián)鎖狀交織;且角聯(lián)鎖時2根經(jīng)紗形成的斜交叉口中均織入1根緯紗，因此該結(jié)構(gòu)的層數(shù)n與經(jīng)紗循環(huán)數(shù) Rj、緯紗循環(huán)數(shù)Rw、經(jīng)紗飛數(shù)Sj、組織最大浮長數(shù)Fm之間有以下關(guān)系［2］：

此外，正則多重緯角聯(lián)鎖織物的緯紗在厚度方向上順次排列，每隔n緯(即層數(shù))重復1次，形成有規(guī)律的斜貫穿角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu);此類織物厚度均勻一致，緯紗層數(shù)可根據(jù)實際織物所需的厚度要求進行設計。

2 快速繪制結(jié)構(gòu)圖及組織圖的方法

2.1 正則多重緯角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖的繪制舉例

圖1 是傳統(tǒng)手工方法繪制的1個10層正則角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖。因?qū)訑?shù)較多，繪圖工作不僅浪費時間，而且排列不整齊就容易出差錯。

圖1 傳統(tǒng)畫法的角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Conventional drawn structure diagram of multi-weft angle-interlock fabric

利用Excel來繪制結(jié)構(gòu)圖，具體步驟如下：

第1步，首先打開1個 Excel工作空白表，將其設置成方格紙。方法是點擊左上角頂格全選工作表，然后拖動某列或某行線，使整個工作表的列寬或行高一致，1張用于設計織物組織的方格紙設計完成［3］。

第2步，計算經(jīng)緯紗線根數(shù)，按正則貫穿角聯(lián)鎖組織參數(shù)計算得：

第3步，如圖2是在Excel中繪制10層正則角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖的雛形圖，在已設計完成的方格紙上，沿方格的左右對角線畫坐標軸(X軸、Y軸)作為參照坐標。圖中X軸坐標軸上的阿拉伯數(shù)字代表1個經(jīng)紗循環(huán)數(shù)(11根經(jīng)紗)，Y軸坐標軸上的羅馬數(shù)字代表緯紗層數(shù)及投緯順序(10層緯紗);方格中的數(shù)字表示緯紗以及該緯紗的投緯順序號。投緯順序號是按照織造工藝的需要把各根緯紗進行編號，這種編號按層依次進行，符合緯紗打緊的要求。直至填完全部緯紗編號，并把含緯紗編號的方格邊框加粗。

圖2 在Excel中繪制的結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure diagram drawn in Excel

第4步，選擇表格中需要保存的圖形區(qū)域，單擊“工具”→“選項”→“視圖”以去掉網(wǎng)格線，然后單擊“復制”按鈕，將該圖復制粘貼到畫板中，另存為jpg格式圖片。

第5步，在Photoshop軟件中打開上述保存的圖片，選“圖像”→“旋轉(zhuǎn)畫布”→“任意角度”→“45°”，然后用矩型選框工具選取合適的圖形區(qū)域拷貝粘貼到文檔中，可獲得快速畫法的結(jié)構(gòu)圖。如圖3即為在Photoshop中把圖片旋轉(zhuǎn)45°后的結(jié)構(gòu)圖。

圖3 快速畫法的角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Rapid drawn structure diagram of multi-weft angle-interlock fabric

圖4 是n=3、4、5層緯紗的正則角聯(lián)鎖的結(jié)構(gòu)圖。與傳統(tǒng)畫法圖相比，用Excel來繪制結(jié)構(gòu)圖方便快捷不宜出錯，特別在改變設計時該優(yōu)勢更明顯。

圖4 快速畫法的幾種角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Rapid drawn structure diagram of several multi-weft angle-interlock fabric

2.2 正則多重緯角聯(lián)鎖組織圖的設計舉例

觀察發(fā)現(xiàn)，正則多重緯角聯(lián)鎖織物的各根經(jīng)紗與緯紗的交織規(guī)律是一樣的，只是起始點不同，問題就歸結(jié)為找出任意1根經(jīng)紗的交織規(guī)律。根據(jù)式(1)～(4)關(guān)系，飛數(shù)等于層數(shù)(Sj=n)，只要知道其中1根經(jīng)紗的交織規(guī)律，利用 Excel的復制、剪切、粘貼等功能即可繪制其他各根經(jīng)紗的交織規(guī)律，快速準確地完成組織圖設計。

考慮篇幅問題，以圖4(c)中的4層正則角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖來舉例說明快速組織圖的繪制，根據(jù)式(1)～(4)，計算得：

利用Excel來繪制組織圖，具體步驟如下：

第1步，見圖5(a)。根據(jù)計算得 Rj、Rw值，在事先設計好的方格紙內(nèi)選取織物組織循環(huán)區(qū)域，點擊邊框圖標，選取“田”和“□”標識，勾勒出組織圖區(qū)域;在結(jié)構(gòu)圖4(c)中，找出第1根經(jīng)紗的交織規(guī)律，然后根據(jù)織物組織的繪制要求，從左下角第1方格開始從下向上依次填繪第1根經(jīng)紗沉浮交織規(guī)律，經(jīng)組織點執(zhí)行“插入”→“特殊符號”命令，在其中選擇“×”標識，緯組織點不填任何符號，如此直到填完第1根經(jīng)紗的所有組織點。

第2步，如圖5(b)選取復制第1根經(jīng)紗沉浮交織規(guī)律，以左下角第1個經(jīng)組織點為基準點(涂黑點)，按飛數(shù)Sj=n=4找到第2根經(jīng)紗的起始位置，將第1根經(jīng)紗沉浮交織規(guī)律粘貼到此，以后各根經(jīng)紗依次類推。

圖5 在Excel中繪制的組織圖步驟Fig.5 Weave diagram drawn in Excel according to(a)，(b)，(c)，and(d)step

第3步，將第2根經(jīng)紗超出組織循環(huán)區(qū)域部分剪切，粘貼到該經(jīng)紗下端空缺區(qū)域，如圖5(c)所示，以后各根經(jīng)紗依次類推，直至完成組織圖設計，如圖5(d)所示。如需要保存組織圖的圖形，先單擊“工具”→“選項”→“視圖”取掉網(wǎng)格線，然后同時按下鍵“Alt”和“Print Scrn”，即可完成當前活動區(qū)域的界面截圖。打開“程序”→“附件”→“畫圖”工具，將所要保存的圖粘貼到畫板中，另存為 jpg格式。也可用同樣的方法繪制出紋板圖、穿綜圖和穿筘圖等，以構(gòu)成1組完整的上機圖。

3 結(jié)語

欲使織物表層產(chǎn)生不同的紋理效果，可以通過Excel表中的復制、粘貼功能，調(diào)整組織圖中每根經(jīng)紗的排列順序而獲得;同時，各層組織也隨表層組織的不同而不同，以形成良好的重疊，不同的表層組織并不影響各根經(jīng)紗的交織規(guī)律。利用電子表格來繪制正則多重緯角聯(lián)鎖機織物的結(jié)構(gòu)圖、組織圖乃至整個上機圖，操作簡單，準確快捷，特別是在改變產(chǎn)品設計時優(yōu)勢更明顯。

［1］聶建斌，盧士艷.角聯(lián)鎖織物的組織設計［J］.紡織學報，2006，27(3)：90-91.NIE Jianbin，LU Shiyan.Construction of angle-interlock woven fabrics［J］.Journal of Textile Research，2006，27(3)：90-91.

［2］顧平.織物組織與結(jié)構(gòu)學［M］.上海：東華大學出版社，2010：152-155.GU Ping.Fabric Weaves and Structures［M］.Shanghai：Donghua University Press，2010：152-155.

［3］白燕.Excel在《織物結(jié)構(gòu)與設計》教學中的應用［J］.紡織教育，2011，26(3)：219-220.BAI Yan.Excel in the application of teaching woven structure and design［J］.Textile Education，2011，26(3)：219-220.

［4］顧平.多重緯角聯(lián)鎖三維機織物結(jié)構(gòu)設計［J］.上海紡織科技，2002，30(4)：24-26.GU Ping.Structure design of multi-weft interlock 3D woven composite fabric［J］.Shanghai Textile Science ＆Technology，2002，30(4)：24-26.

［5］盧士艷，聶建斌.角度聯(lián)鎖三維機織物的設計與生產(chǎn)［J］.棉紡織技術(shù)，2005，33(2)：72-75.LU Shiyan，NIE Jianbin.Design and development of angle interlock 3-D woven fabric［J］.Cotton Textile Technology，2005，33(2)：72-75.

［6］許璀瑩，顧冬娟，張玲妹，等.實口結(jié)構(gòu)重緯角聯(lián)鎖織物組織圖計算機輔助繪制［J］.絲綢，2010(8)：45-46.XU Cuiying，GU Dongjuan.ZHANG Lingmei，et al.Drawing of theweavediagram ofmulti-weftangleinterlock fabric aided with computer［J］.Silk Monthly，2010(8)：45-46.

［7］陳雁，翟東梅.厚型織物結(jié)構(gòu)的探討［J］.蘇州絲綢工學院學報，1995，15(1)：33-41.CHEN Yan，ZHAI Dongmei.Study on thick fabric structure ［J］.Journal of Suzhou Institute of Silk Textile Technology，1995，15(1)：33-41.

［8］QUINN J，MCLLHAGGER R，MCLLHAGGER A T.A modified system for design and analysis of 3D woven performs［J］.Composites：Part A，2003(34)：503-509.

［9］QUINN J P，MCLLHAGG A T，MCLLHAGGER R.Examination of the failure of 3D woven composites［J］.Composites：Part A，2008(39)：273-283.

［10］聶建斌，盧士艷.Woven Structure and Design［M］.北京：中國紡織出版社，2004.NIE Jianbin，LU Shiyan.Woven Structure and Design［M］.Beijing：China Textile ＆ Apparel Press，2004.