Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ существующих методов проектирования цельнотканых оболочек . 10
1.1. Анализ ткацких переплетений, используемых при производстве цельнотканых изделий цилиндрической формы. 11
1.1.1. Ткани со спиралевидным расположением нитей 11
1.1.2. Полые ткани с модифицированными нитями 12
1.2. Анализ ткацких переплетений, используемых при производстве цельнотканых изделий объемной формы 18
1.3. Проектирование оболочек в трехмерных САПР 23
1.3.1. Анализ методов описания объемных оболочек 24
1.3.2. Возможности применения неевклидовой геометрии при расчете оболочек объемных поверхностей с переменным радиусом кривизны 28
1.3.3. Параллельные прямые в тканой оболочке 30
1.3.4. Сумма углов треугольников в трехмерной среде проектирования. 31
1.3.5. Разбиение плоскости на равные многоугольники 32
1.3.6. Использование метода триангуляции при проектировании объемных поверхностей 36
2. Исследование деформационных свойств тканей с двухниточной и трехниточной системой 42
2.1. Исследование тканей, состоящих из двух и трех систем нитей на наличие анизотропии свойств 42
2.1.1. Определение полуцикловых характеристик при одноосном растяжении тканей до разрыва 46
2.1.2. Определение одноцикловых характеристик при растяжении тканей... 53
2.1.3. Определение осыпаемости ткани. 60
2.1.4. Определение стойкости материалов к истиранию 61
2.2. Разработка системы требований, предъявляемых к цельнотканым оболочкам 63
3. Разработка способа проектирования цельнотканых оболочек 66
3.1. Разработка методики проектирования цельнотканых оболочек, состоящих из четырех видов нитей 66
3.2. Особенности структуры цельнотканых оболочек с точки зрения неевклидовой геометрии 71
3.3. Строение тканей в цельнотканых оболочках, состоящих из трех систем основных нитей и дополнительных нитей 74
3.3.1. Ткацкие переплетения в оболочках, состоящих из трех систем основных и дополнительных нитей 75
3.3.2. Характеристики строения ткани 85
4. Разработка метода автоматизированного проектирования цельнотканых оболочек 88
4.1. Адаптация 3-D САПР к проектированию цельнотканых оболочек 88
4.1.1. Системы автоматизированного проектирования, использующие метод триангуляционного задания поверхности 89
4.1.2. Проектирование цельнотканых оболочек в среде AutoCAD. 91
4.2. Методика формирования триангуляции Делоне для расчета количества местоположения нитей в проектируемой объемной цельнотканой оболочке 93
4.2.1. Расчет оболочек с горизонтальным расположением исходных нитей. 97
4.2.2. Проектирование оболочки полусферы методом полосовой триангуляции 104
4.2.3. Расчет оболочек со спиральным расположением исходной нити 108
5. Исследование свойств цельнотканой оболочки, состоящей из трех основных систем нитей и дополнительных, промышленная апробация методики проектирования цельнотканых оболочек 113
5.1. Разработка методики оценки свойств объемных цельнотканьтх оболочек 114
5.1.1. Геометрические свойства 115
5.1.2. Методика определения показателей при двухосном растяжении объемной оболочки до разрыва 116
5.1.3. Методика определения одноцикловых характеристик растяжения объемной цельнотканой оболочки 118
5.1:4. Определение стойкости цельнотканой оболочки к истиранию 121
5.2. Экспериментальное исследование свойств цельнотканой оболочки полусферы 121
5.2.1. Определение показателей при двухосном растяжении объемной оболочки до разрыва. 122
5.2.2. Определение одноцикловых характеристик растяжения цельнотканой оболочки полусферы 132
5.3. Промышленная апробация методики проектирования цельнотканых оболочек 135
Основные результаты работы и выводы 141
Библиографический список 144
Приложение 150
- Анализ ткацких переплетений, используемых при производстве цельнотканых изделий объемной формы
- Разработка системы требований, предъявляемых к цельнотканым оболочкам
- Строение тканей в цельнотканых оболочках, состоящих из трех систем основных нитей и дополнительных нитей
- Методика формирования триангуляции Делоне для расчета количества местоположения нитей в проектируемой объемной цельнотканой оболочке
Введение к работе
Современный уровень развития науки, техники и общественного устройства ставит перед швейной промышленностью такие задачи, решение которых требует разработки новых технологий и перехода на принципиально новый уровень производства текстильных изделий.
Если ранее повышение качества швейных изделий в значительной мере зависело от совершенства конструкции и метода производства, то в сложившихся условиях быстроразвивающегося рынка спецодежды и технических материалов помимо точного задания внешней формы конструкции нередко требуется, чтобы изделие обладало специфическими свойствами, такими как двусторонность, бесшовность, формоустойчивость и так далее. Для решения этих задач прибегают к разработке новых методов производства текстильных изделий, в том числе к проектированию бесшовных изделий.
Наиболее применяемым на сегодняшний день способом получения бесшовных оболочек является производство нетканых изделий. Такие изделия имеют широкий спектр применения, как в одежде, так и в технических отраслях, но они обладают одним существенным недостатком; необходимо изготовление форм внешнего вида для каждого отдельного вида изделия. Помимо этого, из-за отсутствия сетчатой структуры, не достигаются те свойства, которые присущи ткани, что ограничивает ассортимент изделий. Более приближенным к тканым изделиям по своим свойствам являются трикотажные изделия.
Методы изготовления цельновязанных изделий широко изучены и продолжают совершенствоваться в настоящее время. Но, как известно, трикотаж не может полностью заменить тканые полотна, так как он обладает анизотропией свойств, а также плохо сопротивляется деформационному воздействию и накапливает остаточную часть деформации, что ведет к потере изначально заданной формы и ухудшению внешнего вида изделия. Поэтому область применения трикотажных изделий не выходит за рамки обычных предметов одежды.
Таким образом, для удовлетворения всех требований, предъявляемых к объемным бесшовным изделиям как бытового, так и технического назначения, целесообразно использовать цельнотканые оболочки. Однако существующие методы проектирования цельнотканых оболочек не получили широкого применения из-за таких недостатков, как неравномерность структуры, неустойчивость к деформационным воздействиям и невозможность резкого изменения кривизны поверхности создаваемой объемной оболочки. Разработка нового способа проектирования бесшовных тканых оболочек, устраняющего эти недостатки, позволит расширить область применения цельнотканых текстильных изделий.
Технология изготовления одежды ткачеством является актуальным вопросом так как производство цельнотканых изделий обеспечивает значительное снижение материалоемкости и трудоемкости за счет ликвидации ряда швов и припусков к ним, а также сокращения трудовых и материальных затрат на операциях подготовительно-раскройного и швейного производства. Высока эффективность и перспективность применения способов проектирования цельнотканых оболочек для изготовления специальной одежды и тканых изделий специального назначения, где наличие излишних швов значительно ухудшает их эксплуатационные свойства и надежность, а в ряде видов и узлов одежды и изделий являются недопустимыми.
Объемные цельнотканые оболочки являются трехмерными объектами, поэтому для их проектирования не подходят существующие методики конструирования, основанные на аппроксимированном построении разверток поверхностей. Разработка способа проектирования, все этапы которого осуществляются в трехмерном пространстве, позволит повысить точность проектируемых объектов, а так же в перспективе максимально автоматизировать процесс проектирования и изготовления оболочек.
Использование ткацких переплетений, состоящих из двух систем нитей, в бесшовных оболочках оказалось не перспективным из-за ряда недостатков, указанных выше, поэтому разработку нового способа проектирования цельнотканых изделий целесообразнее осуществлять на базе модифицированных видов переплетений, обладающих минимальной анизотропией свойств. При этом введение модифицированных видов переплетений требует детального исследования их свойств как в плоских тканях, так и в объемных оболочках.
Перспективность исследований в направлении решения вопросов разработки новых способов проектирования бесшовных оболочек показали разработки МТИЛГТа, ЦНИИШПа, текстильного центра США.
Цель работы - разработка способа проектирования объемных тканых бесшовных оболочек, обладающих равномерной структурой, формоустойчивостью и точностью повторения формы одеваемой поверхности. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи: анализ способов проектирования цельнотканых оболочек; исследование тканей с двухниточными и трехниточными переплетениями на предмет перспективности их использования при производстве цельнотканых оболочек; разработка методики проектирования цельнотканых оболочек, состоящих из трех систем основных нитей и дополнительных формообразующих нитей; проектирование и практическое изготовление цельнотканой оболочки полусферы; разработка методики оценки свойств объемных цельнотканых оболочек и экспериментальное исследование свойств цельнотканой оболочки полусферы.
Основные методы исследования. В работе использовались методы трехмерного описания пространственных моделей, методы аппроксимации и интерполяции, основные положения теории алгоритмизации и программирования, принципы неевклидовой геометрии. В работе использовались программы Microsoft World, Microsoft Excel, AutoCAD, Adobe Photoshop для операционной системы Windows XP.
Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в том, что в ней: обоснована целесообразность использования трехниточных переплетений при проектировании цельнотканых оболочек; разработан способ изготовления объемных цельнотканых оболочек, при помощи трех видов основных нитей и дополнительных, позволяющего изготавливать оболочки с различным радиусом кривизны; выявлены особенности структуры цельнотканых оболочек с треугольными элементарными ячейками; разработана классификация трехниточных переплетений; разработана методика введения дополнительных формообразующих нитей в структуру оболочки; разработан способ проектирования цельнотканых оболочек, состоящих из трех систем основных нитей, основанный на методе триангуляции объемных поверхностей; разработана методика оценки свойств объемных цельнотканых оболочек. Практическая значимость работы заключается в: — разработке способа проектирования цельнотканых оболочек с равномерной структурой, формоустойчивостью и точностью повторения формы одеваемой поверхности; - разработке классификации и рекомендаций по использованию в цельнотканых оболочках трехниточных переплетений; - возможности реализации предложенного способа создания тканых бесшовных оболочек в промышленных условиях по малооперационной технологии с полной или частичной автоматизацией процесса производства.
Достоверность проведенных исследований подтверждена корректностью теоретических предпосылок постановки задач и современными методами их решения, использованием известных положений фундаментальных наук, сходимостью полученных теоретических результатов с данными эксперимента и результатами промышленной апробации созданной цельнотканой оболочки. Достоверность новизны технического решения подтверждается патентом на изобретение «Тканая бесшовная оболочка».
Апробация и реализация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на 54-ой научной внутривузовской конференции "Молодые ученые - XXI веку", на ОАО НПО «Звезда». На основе разработанной методики проектирования цельнотканых оболочек проводится разработка методики проектирования узлов силовой оболочки скафандра космонавта в рамках договора о творческом сотрудничестве с ОАО НПО «Звезда». Результаты и материалы исследования использованы в учебном процессе МГУДТ при выполнении дипломных и научно-исследовательских работ студентов специальности 28.08.00 «Технология швейных изделий».
Публикации. Основные положения работы опубликованы в двух тезисах докладов и пяти статьях, включая патент № 2208072 на изобретение «Тканая бесшовная оболочка».
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 73 наименований. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков, 14 таблиц.
Анализ ткацких переплетений, используемых при производстве цельнотканых изделий объемной формы
Применение метода изменения сетевых углов при создании бесшовных оболочек оказалось невозможным без введения дополнительных средств формообразования. На рисунке 1.9 представлена оболочка сферы, созданная посредствам. изменения сетевых углов и плотности распределения нитей основы и утка. Данная оболочка обладает неравномерной структурой, она не устойчива к деформационным воздействиям, а значит, такой метод получения цельнотканых деталей имеет узкую область применения. Поэтому дальнейшее развитие цельнотканых деталей было связано с поисками методов производства формоустойчивых объемных оболочек при помощи модификации нитей основы и утка [2]. В настоящее время цельнотканые детали представляют собой полые ткани переменной ширины. При этом изменение ширины текстильного полуфабриката достигается одним из следующих способов.
При первом способе изготовление цельнотканых деталей одежды осуществляется за счет изменения числа нитей основы или утка в сечении вырабатываемой ткани [1]. Цельнотканые детали одевды в этом случае вырабатываются на ткацких станках с жаккардовыми механизмами с большим раппортом переплетения по основе и утку. При этом выполняется соединение контуров криволинейных срезов деталей практически любой конфигурации не только по кромочным срезам, но и по всей длине и ширине двухслойного или четырехслойного полотна ткани. С помощью специальных механизмов в процессе ткачества осуществляется выведение крайних нитей основы из переплетения полотна ткани, в результате чего образуется полая ткань переменного контура. На рисунке 1Л0 представлена тканая оболочка сферы, полученная при помощи изменения количества нитей основы.
Дополнительная нить вводится в структуру ткани в тот момент, когда расстояние (S) между соседними нитями основы превышает установленный максимум, а именно: где d - первоначальное расстояние между соседними нитями основы;к - коэффициент возможного изменения плотности распределения нитей основы.
В рассматриваемом методе плотность распределения нитей в сечении вырабатываемой ткани становится более однородной, но на отдельных участках, все-таки, возникает незначительное разряжение структуры, что связано с особенностями выведения нитей основы. Помимо этого концы формообразующих нитей остаются незакрепленными, что сокращает срок эксплуатации изделий и их область применения.
Суть второго способа изготовления цельнотканых изделий заключается в изменении плотности распределения нитей по основе и по утку. Производство изделий данным способом осуществляется на ткацких станках с кулачковыми и кареточными механизмами, при этом полая ткань переменной ширины вырабатывается с неравношютным распределением основных нитей за счет изменения шага между зубьями бер да [12]. Такое неравномерное распределение нитей является основным недостатком, не позволяющим широко применять данный метод производства тканых оболочек в текстильной промышленности.
Третий способ заключается в изготовлении эластичной цельнотканой одежды, при этом используют принцип получения полой ткани постоянной ширины с зональным распределением по основе и по утку нитей с разной эластичностью и усадочной способностью [1-2, 13]. Изделия вырабатываются на кареточном ткацком станке, снабженном механизмом смены челноков. В условиях релаксации и ВТО данный вид одежды принимает стабильные размеры и форму. На рисунке 1.11 представлена тканая оболочка, полученная с использованием нитей различной эластичности и усадочной способности. Участок оболочки, показанный черным цветом, создан при помощи нитей утка с большей степенью усадочности, чем на других участках. На участке синего цвета использовались нити утка малой эластичности, на участке зеленого цвета — средней эластичности, а на "экваториальном" участке - нити с максимальной эластичностью. Созданная таким образом оболочка обладает следующими недостатками: является неравномерной по своей структуре и обладает различными показателями формоустойчивости и эластичности на отдельных участках поверхности. Однако этот метод получения цельнотканых деталей успешно применяется в изготовлении женской и детской одежды (платьев, блуз, топов и т.п.), так как он достаточно прост и относительно дешев.
Рассмотренные методы изготовления цельнотканых изделий менее распространены в швейной промышленности, чем производство кроеных изделий, но они обладают рядом преимуществ:— происходит объединение процессов ткацкого и швейного производств в один неразрывный технологический процесс, при этом исключается процесс раскроя, а так же сокращаются некоторые технологические операции, такие как выполнение раскладок и настилов, изготовление лекал и большая часть операций по сборке изделия;— сокращаются потери материалов за счет уменьшения межлекальных отходов, концевых остатков, исключения затрат ткани на припуски к швам и на образование кромок ткани;— расширяется ассортимент швейных изделий за счет создания принципиально новых бесшовных конструкций одежды;— расширяется область применения создаваемых изделий.
Разработка системы требований, предъявляемых к цельнотканым оболочкам
Анализ существующих ткацких переплетений и методов создания цельнотканых оболочек выявил необходимость дальнейшего совершенствования методов их проектирования и изготовления. Одной из причин, требующих этого решения, является то, что ткани, полученные из двух систем нитей, имеют ряд недостатков. Например, практически все вертикальные и горизонтальные нити не являются „прямыми" объемной поверхности, так как они не расположены по кратчайшим линиям поверхности, как, например, исходные геодезические линии. Так прямыми, принадлежащими одеваемой поверхности, в изделиях, где применяется изменение сетевого угла, являются лишь первые базовые нити основы и утка. Остальные нити, в силу их взаимосвязности в ткани, получают при помощи параллельного переноса положения первой нити, то есть путем откладывания равных расстояний от исходной прямой [5]. Они не совпадают на неразвертывающихся поверхностях с геодезическими линиями. А так как ткань, кк система, будет находиться в равновесии только в том случае, когда нити будут располагаться по кратчайшим расстояниям поверхности, то надо стремиться к увеличению числа таких нитей.
При использовании плоских полотен тканей для создания объемных оболочек [5] возникает необходимость введения конструктивных элементов, таких как вытачки, складки, дополнительные швы и так далее. При этом возникает пересечение нитей основы или утка в области шва стачивания. Если переходить к бесшовным тканым оболочкам, то необходимо решить проблему выведения ,,лишних" нитей из структуры ткани, то есть тех, которые попадают в тот участок оболочки, на котором требуется введение конструктивного элемента. При проектировании бесшовных оболочек с двухниточнои структурой методом изменения количества нитей в сечении ткани концы формообразующих нитей остаются свободными, то есть не закрепленными, а так же возникает сбой в алгоритме переплетения нитей основы и утка. Свободные концы нитей быстро разрушаются, что сокращает срок эксплуатации изделий. Помимо этого оболочки, состоящие из нитей основы и утка, обладают неравномерностью структуры и анизотропией свойств.
На основе анализа недостатков методов проектирования бесшовных оболочек можно задать следующие требования, которым должна отвечать идеальная цельнотканая оболочка:1. Структура оболочки должна обладать наименьшей анизотропией свойств, что обеспечит формоустойчивость при деформационных воздействиях.2. Максимальное число нитей должно находиться в равновесии, что возможно при условии, если они расположатся по кратчайшим (геодезическим) линиям поверхности, т.е. каждая нить оболочки должна быть прямой, принадлежащей одеваемой поверхности.3. Структура тканой оболочки не должна содержать „свободных" концовнитей, то есть все концы нитей должны располагаться либо в одной определенной точке, либо по краям оболочки, которые в дальнейшем будут закреплены технологической обработкой.4. Распределение нитей в структуре ткани и их количество должно быть равномерным, а введение дополнительных формообразующих нитей не должно быть хаотичным, что обеспечит простоту автоматизированного проектирования и изготовлении оболочек.5. Алгоритм переплетения нитей, при условии введения дополнительных нитей как формообразующих элементов, должен быть стабильным, без сбоев.
Выполнение этих требований при разработке способов проектирования цельнотканых оболочек позволит избежать недостатков, которыми обладают сегодня бесшовные изделия, и значительно расширить область их применения.1. Проведенные исследования и сравнительная характеристика свойств тканей, состоящих из двух и трех систем нитей, показали, что образцы тканей, состоящие из трех систем нитей обладают меньшей анизотропией свойств и более устойчивой структурой, характеризующейся меньшим изменением сетевых углов, и наиболее приемлемы для проектирования объемных цельнотканых формоустойчивых оболочек.2. Установлено, что в тканях с трехниточной структурой увеличение поверхностной плотности в каком-либо направлении приводит к улучшению механических свойств в этом направлении, что позволяет повысить прочностные показатели тканых оболочек за счет увеличения линейного заполнения или использования нитей с усиленной структурой.3. На основании анализа существующих методов проектирования и изготовления бесшовных оболочек определены требования, которые необходимо учитывать при разработке эффективных методов проектирования цельнотканых оболочек.
Анализ существующих методов получения тканых оболочек позволил выявить ряд недостатков, которые сужают область применения бесшовных изделий. Поэтому при разработке нового метода получения тканой оболочки основной задачей являлось устранение выявленных недостатков. Помимо этого учитывались требования, которым должна отвечать идеальная бесшовная оболочка, изложенные во второй главе данной работы.
Как известно [5],при использовании плоских полотен тканей для создания объемных оболочек возникает необходимость введения конструктивных элементов, таких как вытачки, складки, дополнительные швы и так далее. При этом, как описывалось выше на примере вытачки (см. рис. 1.12), возникает пересечение нитей основы или утка в области шва стачивания. Если переходить к бесшовным тканым оболочкам [2, 2], то необходимо решить проблему выведения „лишних" нитей из структуры ткани, то есть тех, которые попадают в тот участок оболочки, на котором требуется введение конструктивного элемента. При проектировании бесшовных оболочек с двухниточной структурой методом изменения количества нитей в сечении ткани концы формообразующих нитей остаются свободными, то есть не закрепленными (см. рис Л. 10), а так же возникает сбой в алгоритме переплетения нитей основы и утка. Свободные концы нитей быстро разрушаются, что сокращает срок эксплуатации изделий. Помимо этого оболочки, состоящие из нитей основы и утка, обладают неравномерностью структуры и анизотропией свойств.
Для устранения выявленных недостатков цельнотканых оболочек нами был разработан принципиально новый метод их проектирования, сущностькоторого заключается в том, что тканая оболочка состоит из трех основных систем нитей и дополнительных формообразующих нитей (рис.3.1). Отличительная особенность новой тканой структуры заключается в том, что она задается не прямоугольными ячейками, как это происходит при использовании тканей, состоящих из нитей основы и утка, а треугольными.
Строение тканей в цельнотканых оболочках, состоящих из трех систем основных нитей и дополнительных нитей
Для определения перспектив использования разработанного способа проектирования цельнотканых оболочек в различных областях применения необходимо проанализировать особенности их строения и выработки с целью выявления зависимости эксплуатационных свойств от структурных показателей.
Структура ткани определяется толщиной, формой и свойствами нитей, их взаимным расположением и связностью. Основные характеристики строения тканей: линейная плотность, расчетный диаметр нитей, вид переплетения, число нитей каждой из систем на 10 см ткани, заполнение, наполнение, пористость, фазы строения, опорная поверхность [48].
Так как разработанные в данной работе цельнотканые оболочки состоят из трех систем основных нитей, то встала необходимость преобразования ряда расчетных формул с учетом углов пересечения нитей и изменений, связанных с введением третьей системы нитей.
Одной из основных характеристик строения ткани является вид переплетения, который определяет порядок взаимного перекрытия нитей переплетающихся систем.
В разработанном способе проектирования цельнотканых оболочек ткацкое переплетение следует рассматривать по следующим трем пунктам:— переплетение нитей левого и правого зстилов;— переплетение трех систем нитей;— введение дополнительной формообразующей нити в переплетение основных систем нитей.
В данной работе были разработаны несколько видов переплетений, пригодных для использования в цельнотканых оболочках с тремя системами основных нитей и добавочными формообразующими нитями, введенными с перегибами. В результате были изготовлены в ручном варианте образцы оболочек, подтверждающие возможность реализации разработанного способа. Дальнейший выбор переплетения для промышленного производства цельнотканых оболочек будет зависеть от возможностей оборудования и требований, предъявляемых к готовому изделию.
Трехниточные переплетения классифицируются в первую очередь по виду расположения (переплетения) нитей левого и правого застилов. В настоящее время получили распространение технические ткани с трехниточной структурой, в которых все нити одного наклонного застила располагаются поверх нитей другого наклонного застила, не образуя переплетения (рис.3.4) [54,55]. Такое расположение нитей застилов называется наложением. Оно получило широкое распространение вследствие простоты производства. Недостатком наложения является ненадежность фиксации местоположения нитей в структуре ткани.
Второй вид расположения нитей застилов отличается от наложения тем, что нити одного из застилов попеременно располагаются под и над нитями другого застила (рис.3.5). Данный вид расположения обеспечивает более надежную фиксацию, а так же позволяет при введении третьей системы нитей создавать большее количество разнообразных ткацких переплетений.
Третьим видом расположения нитей застилов является полотняное переплетение. Этот вид также применяется при производстве технических оболочек с тремя и более системами нитей [11]. Преимущество его заключается в надежности фиксации положения нитей застилов. Но данный вид требует более сложного ткацкого оборудования.
В зависимости от вида расположения нитей застилов выполняется введение исходных нитей. Рассмотрим класс простых переплетений с минимальным раппортом и длиной перекрытий.
Среди простых трехниточных переплетений, вне зависимости от вида расположения нитей застилов, различают два вида введения исходных нитей:1. Междукрестное переплетение. Исходная нить располагается попеременно над и под перекрестьем нитей застилов, т.е. огибает нити застилов попарно;2. Межзастильное переплетение. Исходная нить располагается над всеми нитями левого застила и под всеми нитями правого застила (или наоборот над нитями правого и под нитями левого застила), т.е. огибает нити застилов каждую в отдельности.
Различные преобразования двух видов введения исходных нитей в структуру тканой оболочки, такие как чередование их в одной ткани, изменение длины перекрытий и т.д., позволяют разнообразить внешний вид тканей, а также оказывают существенное влияние на физико-механические свойства.
Рассмотрим варианты переплетений трех систем нитей при расположении нитей застилов методом наложения. На рисунке 3.7,а представлен график трехниточного переплетения, в котором исходная нить располагается попеременно над и под перекрестьем нитей застилов. Данный вид ткани обладает большой эластичностью, а также недостаточно прочной фиксацией нитей. Это связано с тем, что исходные нити являются единственным элементом, удерживающим нити застилов в заданном положении, но не препятствующим изменению сетевых углов.
Межзастильное переплетение с расположением нитей застилов методом наложения (рис.3.7, б) является более устойчивым по структуре, так как узел пересечения трех нитей представляет собой замкнутую единицу, в которой каждая из трех нитей проходит над одной и под другой нитью, участвующей в пересечении (рис.3.8). Это обеспечивает надежную фиксацию положения нитей. Такой вид переплетения используется в технических оболочках цилиндрических форм [54, 55] и имеет высокую эластичность и разреженную структуру, вследствие особенностей переплетения. Отличительной чертой
Методика формирования триангуляции Делоне для расчета количества местоположения нитей в проектируемой объемной цельнотканой оболочке
Для формирования триангуляции Делоне информацию о проектируемой объемной оболочке необходимо задавать в виде набора точек, однозначно определяющего геометрию проектируемого объекта. Набор точек считается круговым, если существует некоторая окружность, на которой лежат все точки набора. Такая окружность будет описанной для данного набора точек.
Описанная окружность для треугольника проходит через все три его (не коллинеарные) вершины. Окружность будет свободной отточек в отношении к заданному набору точек S, если внутри окружности нет ни одной точки из набора S. Но, однако, точки из набора S могут располагаться на самой свободной от точек окружности [58-59].
Триангуляция набора точек S будет триангуляцией Делоне, если описанная окружность для каждого треугольника будет свободна от точек. На схеме триангуляции рис. А2,а показаны две окружности, которые явно не содержат внутри себя других точек (можно провести окружности и для других треугольников, чтобы убедиться, что они также свободны от точек набора). Это правило не соблюдается на схеме рие.4.2 Д так как внутрь проведенной окружности попала одна точка другого треугольника, следовательно, эта триангуляция не относится к типу Делоне.
При проектировании цельнотканьгх оболочек методом триангуляции нет необходимости в формировании уникальной триангуляции Делоне, которая получается при условии, что никакие четыре точки из набора S не лежали на одной описанной окружности. Наоборот, чем больше вариантность формирования триангуляции, тем более гладкую интерполяцию сторон треугольников в траекторию расположения нитей можно получить.
Алгоритм формирования триангуляции для расчета цельнотканой оболочки заключается в постоянном наращивании текущей триангуляции по одному треугольнику за один шаг. Вначале текущая триангуляция состоит из единственного ребра оболочки, по окончании работы алгоритма текущая триангуляция становится триангуляцией Делоне. На каждом шаге алгоритм ищет новый треугольник, который подключается к границе текущей триангуляции [60,61].
Определение границы зависит от следующей схемы классификации ребер триангуляции Делоне относительно текущей триангуляции. Каждое ребро может быть спящим, рабочим или нерабочим:- спящие ребра; ребро триангуляции Делоне является спящим, если оноеще не было обнаружено алгоритмом;- рабочее ребро: ребро рабочее, если оно обнаружено, но известна только одна примыкающая к нему область;- нерабочее ребро: ребро считается нерабочим, если оно обнаружено и известны обе примыкающие к нему области.
На первом шаге формирования триангуляции рабочим является единственное ребро, принадлежащее выпуклой точке, к нему примыкает неограниченная плоскость, а все остальные ребра спящие. По мере работы алгоритма рёбра из спящих становятся рабочими, затем нерабочими. Граница триангуляции на каждом этапе состоит из набора рабочих ребер.
На каждой итерации выбирается любое одно из ребер е границы существующей триангуляции, и оно подвергается обработке, заключающейся в поиске неизвестной области, которой принадлежит ребро е. Если эта область окажется треугольником определяемым концевыми точками ребра е и некоторой третьей вершиной v, то ребро е становится нерабочим, поскольку теперь известны обе примыкающие к нему области. Два других ребра треугольника / переводятся в следующее состояние: из спящего в рабочее или из рабочего в нерабочее. В этом случае вершина v будет называться сопряженной с ребром е, В противном случае, если неизвестная область оказывается бесконечной плоскостью, то ребро е не имеет сопряженной вершины и переходит в разряд нерабочих ребер.После построения триангуляции необходимо выполнить проверку условия Делоне для заданных пар треугольников, а также провести коррекцию при помощи операций флипа для подготовки триангуляции к интерполяции в траектории расположения нитей проектируемой тканой оболочки.
При проектировании цельнотканых оболочек определение массива точек для расчета триангуляции целесообразнее выполнять на основе информации о местоположении исходных нитей. Это связано с тем, что предварительное построение системы исходных нитей на проектируемой поверхности позволит разбить поверхность на пояса и использовать их при построении триангуляции алгоритмом полосового слияния [62-63], который является одним из самых эффективных при триангуляции, а так же задать нумерацию точек массива, что сократит трудоемкость решения алгоритма триангуляции.
Можно выделить два вида расположения исходных нитей в цельнотканой оболочке: горизонтальное и спиральное. Горизонтальное расположение нитей предполагает то, что тканая оболочка имеет технологическое отверстие, например, для притачивания застежки-молнии, расположенное таким образом, что исходная нить вдоль его среза имеет перегибы для перехода на следующий ряд, как при формировании кромки в плоских тканях. Если проектируемая тканая оболочка должна быть замкнутой, то исходная нить будет располагаться по спирали с заданным наклоном витков, как в оболочках цилиндрической формы.
