紡織品的懸垂性模擬分析

于鳳娟

（河南省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，河南 鄭州 450042）

織物懸垂性是指紡織物在懸垂?fàn)顟B(tài)下，形狀受到剛?cè)岢潭群唾|(zhì)量的影響，呈現(xiàn)出下垂特征。這種特征能完全反映出織物懸垂形態(tài)與懸垂程度是增強(qiáng)織物視覺美感的重要環(huán)節(jié)?？椢锏膽掖剐阅芸捎行嵘b整體造型的流暢度以及均勻細(xì)膩程度，能夠在一定程度上刺激人的視覺神經(jīng)，使人們出現(xiàn)心理反應(yīng)與生理反應(yīng)，影響人們對(duì)服裝外觀的印象。除此之外，織物懸垂性會(huì)對(duì)服裝性能造成一定影響，一般運(yùn)用懸垂性能較好的織物制成的服裝，具有較強(qiáng)的飄逸感與柔軟感，與其他服裝相比更貼身，能將穿著者的身形完美地勾勒出來，如絲綢織物等；而運(yùn)用懸垂性能較差的織物制成的服裝，會(huì)給人一種立體感和較強(qiáng)的造型空間感，如羊毛織物。由此可見，織物懸垂性能可以很好地展現(xiàn)出紡織服裝的視覺美感，對(duì)新型面料的開發(fā)具有重要影響。

1 紡織物懸垂性能評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法研究

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

紡織物懸垂性能評(píng)價(jià)指標(biāo)一般與懸垂形態(tài)、懸垂程度兩個(gè)方面有關(guān)。紡織物懸垂程度是指紡織物懸垂穩(wěn)定后的曲面下垂系數(shù)，而這個(gè)下垂程度與紡織物剛?cè)嵝杂蟹浅Ｃ芮械穆?lián)系。早在1950年，部分科學(xué)家就聯(lián)合提出了懸垂系統(tǒng)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，懸垂系統(tǒng)定位得到較大創(chuàng)新。我國(guó)科學(xué)家從紡織物懸垂形態(tài)和懸垂程度兩個(gè)方面進(jìn)行研究，確定了懸垂系統(tǒng)是測(cè)試紡織物懸垂程度的重要途徑。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)其他專業(yè)人員認(rèn)為平面懸垂系統(tǒng)、側(cè)面懸垂系統(tǒng)等同樣能反映懸垂程度。紡織物懸垂形態(tài)是指紡織物在自重環(huán)境下所形成的曲面造型，可給人視覺上的美感，因此，紡織物懸垂形態(tài)與懸垂美感具有一定關(guān)系，同時(shí)會(huì)受到織物剛?cè)嵝?、透氣性、個(gè)人主觀因素等影響。

1.2 評(píng)價(jià)方法

紡織物懸垂性能評(píng)價(jià)方法有3種，如主客觀相關(guān)評(píng)價(jià)法、純主觀評(píng)價(jià)法、純客觀評(píng)價(jià)法。主客觀相關(guān)評(píng)價(jià)法是目前最科學(xué)的紡織物懸垂性能評(píng)價(jià)方式，而織物的垂懸性能作為織物的一種視覺風(fēng)格，涉及復(fù)雜的心理、生理特征。純主觀評(píng)價(jià)法具有操作和運(yùn)行簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但無法有效排除個(gè)人主觀因素和定量描述，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性不足，這種方式目前已不單獨(dú)使用。純客觀評(píng)價(jià)法是以客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為切入點(diǎn)，通過懸垂儀器來測(cè)試紡織物客觀懸垂性能。這種方法注重如何構(gòu)建精確的客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但由于紡織物懸垂性能具有一定的特殊性，很難構(gòu)建健全的合格標(biāo)準(zhǔn)。

2 經(jīng)緯異性織物懸垂模擬實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)部分

2.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)原理

現(xiàn)階段，我國(guó)技術(shù)研究領(lǐng)域?qū)θS仿真的研究仍然如火如荼地進(jìn)行。研究人員發(fā)現(xiàn)，使用三維圖形技術(shù)可提高應(yīng)用效果，同時(shí)由于三維服裝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、界面直觀等特點(diǎn)，受到服裝領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，已經(jīng)在服裝領(lǐng)域各個(gè)方面普及。但由于CAD系統(tǒng)中的虛擬織物種類比較單一，并未對(duì)某些織物進(jìn)行深入分析，導(dǎo)致三維服裝CAD系統(tǒng)模擬的虛擬織物懸垂形態(tài)較少，無法具體到某一織物，同時(shí)對(duì)真實(shí)織物而言，很可能是經(jīng)緯紗線過粗或者過細(xì)導(dǎo)致的。除此之外，三維服裝CAD系統(tǒng)能有效模擬織物經(jīng)緯異性的屬性參數(shù)以及指標(biāo)，如由于交織阻力、紗線密度等無法有效對(duì)應(yīng)，無法通過科學(xué)的方式模擬經(jīng)緯異性織物。本次實(shí)驗(yàn)的最終目的是通過織物模擬懸垂實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步研究三維服裝CAD系統(tǒng)中虛擬織物經(jīng)緯異性影響因素以及經(jīng)緯異性虛擬織物屬性參數(shù)與懸垂指標(biāo)之間的聯(lián)系，采用主因子分析法、多元線性逐步回歸分析法來構(gòu)建線性回歸模型，同時(shí)找到真實(shí)織物懸垂指標(biāo)與虛擬織物屬性數(shù)據(jù)之間的橋梁，進(jìn)而科學(xué)地開展織物懸垂性仿真模擬實(shí)驗(yàn)，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)更加全面、真實(shí)、準(zhǔn)確，讓三維服裝CAD技術(shù)能夠普及到各個(gè)服裝廠。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇

隨著三維服裝CAD技術(shù)的不斷優(yōu)化，三維虛擬試衣技術(shù)逐漸普及于各個(gè)行業(yè)，目前，全球范圍內(nèi)名氣較大的三維虛擬試衣系統(tǒng)有日本的AGMS3D、美國(guó)的V-Stitcher等。本實(shí)驗(yàn)主要利用三維服裝CAD技術(shù)，CLO 3D作為三維服裝CAD技術(shù)中的重要元素，能讓三維服裝結(jié)構(gòu)板片與三維服裝立體模型之間實(shí)現(xiàn)自由轉(zhuǎn)化，將傳統(tǒng)平面化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為立體設(shè)計(jì)，發(fā)揮模擬試衣的作用。CLO 3D系統(tǒng)能調(diào)整面料中的物理屬性，如壓力、彎曲強(qiáng)度、密度、緯向強(qiáng)度等。通過調(diào)整屬性中的數(shù)據(jù)參數(shù)，CLD 3D能呈現(xiàn)不同面料的外觀效果。面料物理屬性是提高服裝懸垂性的重要因素，在實(shí)驗(yàn)之前，必須選擇虛擬織物屬性參數(shù)，同時(shí)在CLD 3D系統(tǒng)中設(shè)置多個(gè)預(yù)設(shè)值，方便使用者提前設(shè)置物理屬性，完善面料外觀。根據(jù)不同的使用方式，可將預(yù)設(shè)值分為4種類型[1]。

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.2.1 建立虛擬懸垂儀模型

模擬織物懸垂實(shí)驗(yàn)要以三維CAD系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建一個(gè)健全的虛擬懸垂儀模型，同時(shí)嚴(yán)格按照真實(shí)的垂直儀原理與結(jié)構(gòu)，以3D建模軟件為載體，建立專業(yè)的虛擬懸垂儀模型[2]。虛擬懸垂儀模型主要由虛擬織物、支撐圓臺(tái)、支持盤3個(gè)部分組成。支撐圓臺(tái)徹底替代了真實(shí)懸垂儀中的下夾持盤，而虛擬織物將存在于支撐圓臺(tái)與夾持盤之間進(jìn)行自由懸垂。按照我國(guó)織物懸垂性指標(biāo)，將夾持盤的直徑設(shè)置為10 cm，虛擬織物直徑設(shè)置為25 cm，再將CLO 3D導(dǎo)入虛擬懸垂實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建虛擬懸垂儀模型[3]。

2.2.2 虛擬懸垂實(shí)驗(yàn)

將CLO 3D導(dǎo)入虛擬懸垂儀，按照上述數(shù)據(jù)調(diào)整虛擬織物的屬性與參數(shù)，再開展懸垂模擬實(shí)驗(yàn)。由于受到計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的影響，虛擬織物懸垂形態(tài)要想完全穩(wěn)定下來，要耗費(fèi)5~6 s，再利用虛擬織物懸垂性能測(cè)試軟件測(cè)試各項(xiàng)懸垂指標(biāo)，最終得到多組懸垂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[4]。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分析與討論

2.3.1 虛擬織物屬性參數(shù)與懸垂指標(biāo)的相關(guān)研究

本實(shí)驗(yàn)通過合理利用兩個(gè)變量間的相關(guān)性分析，將多組垂直實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)納入數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。通過分析兩個(gè)變量之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)屬性參數(shù)對(duì)虛擬織物指標(biāo)有不同影響。如對(duì)方向不對(duì)稱度、懸垂系統(tǒng)兩個(gè)懸垂指標(biāo)而言，影響懸垂系數(shù)參數(shù)的分別是彎曲剛度、曲率、徑向彎曲等，而平均波峰夾角、平均波谷夾角等數(shù)據(jù)，能準(zhǔn)確地反映出虛擬織物屬性參數(shù)中經(jīng)紗彈力與緯紗彈力之間的關(guān)系，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)彎曲剛度和徑向彎曲的差值關(guān)聯(lián)。由此可見，在CLO 3D環(huán)境下，徑向彎曲與緯向彎曲差值會(huì)對(duì)虛擬織物懸垂數(shù)據(jù)造成嚴(yán)重影響，即緯向與徑向彎曲值越大，波谷夾角與峰高不均率越高[5]。

2.3.2 虛擬織物屬性參數(shù)與懸垂指標(biāo)的回歸分析

回歸分析通常應(yīng)用于社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)等領(lǐng)域，變量與變量間的關(guān)系可細(xì)化為非確定與確定兩種不同的關(guān)系。變量屬于非確定關(guān)系的一種，而回歸分析是指確定兩種或兩種以上變量間相互依賴的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。由于因變量與自變量的數(shù)值都未知，要采用多元線性回歸法構(gòu)成多元線性回歸方程。這種方程式是根據(jù)多個(gè)自變量構(gòu)建，以預(yù)測(cè)因變量的回歸分析。在正常情況下，多元回歸分析模型為y=b0＋b1x1＋b2x2＋…＋bnxn，可利用自變量中的x數(shù)值計(jì)算變量值。偏回歸系數(shù)則是在自變量保持不變的情況下，某一自變量發(fā)生變化而引起的變化率。為了優(yōu)化線性回歸方程式，以SPSS軟件系統(tǒng)中的投影面積、平均波谷夾角、波紋數(shù)等數(shù)據(jù)作為因變量，并以懸垂指標(biāo)有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)作為自變量，同時(shí)實(shí)施線性回歸分析。在數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，共有5種不同的回歸分析法，分別是消去法、鑲嵌選擇法、強(qiáng)行進(jìn)入法、向后剔除法、逐步回歸法。由于本實(shí)驗(yàn)選擇的自變量對(duì)回歸方程有較大作用，可選擇逐步回歸法來分析線性回歸。首先選擇設(shè)定值，將其引入模型；其次將模型中的最小值剔除，經(jīng)過多次計(jì)算，直到回歸方程中的自變量符合相關(guān)規(guī)定，才能進(jìn)行后續(xù)步驟[6]。

2.3.3 虛擬織物屬性參數(shù)與懸垂指標(biāo)的主因子分析

在不同領(lǐng)域的科學(xué)研究中，往往要對(duì)多個(gè)變量進(jìn)行研究與觀察，收集豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再?gòu)闹姓业揭?guī)律。多變量參數(shù)雖然能為科學(xué)研究提供豐富的資源，但同樣會(huì)提高數(shù)據(jù)采集的工作量，并且變量之間很容易產(chǎn)生相關(guān)性，導(dǎo)致問題分析難度直線上升，給分析過程造成很多阻礙。如果對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立分析，那么這些數(shù)據(jù)并不具有代表性。一旦盲目減少指標(biāo)，很可能會(huì)損失很多信息數(shù)據(jù)，而因子分析是將多種實(shí)測(cè)變量轉(zhuǎn)變?yōu)閹讉€(gè)不相關(guān)的綜合指標(biāo)，能夠降低觀測(cè)系統(tǒng)的難度。因此，綜合指標(biāo)內(nèi)存在各種不同類型的信息，指標(biāo)間并沒有密切聯(lián)系，這些綜合指標(biāo)被稱為主因子[7]。

3 結(jié)語

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，紡織行業(yè)的發(fā)展空間逐漸擴(kuò)大，要求也逐漸提高。本研究針對(duì)經(jīng)緯異性織物在CLO 3D系統(tǒng)中的懸垂模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了彎曲強(qiáng)度、緯向彎曲、密度之間的聯(lián)系，得到了虛擬織物的屬性參數(shù)與其對(duì)應(yīng)懸垂指標(biāo)的相關(guān)性結(jié)果，虛擬織物屬性參數(shù)緯向彎曲和徑向彎曲與其懸垂形態(tài)的相關(guān)性和影響性較大，其他屬性參數(shù)會(huì)得出各種懸垂指標(biāo)，為提高織物性能奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。