Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ методов оценки устойчивости конструкций швейных изделий 10
1.1 Требования к устойчивости конструкций швейных изделий 11
1.1.1 Виды деформации в процессе эксплуатации швейных изделий 11
1.1.2 Деформация одежды в процессе эксплуатации 20
1.2 Анализ методов исследования деформации и оценки устойчивости конструкций швейных изделий 26
1.2.1 Методы исследования деформации растяжения и сжатия в одежде 26
1.2.2 Анализ методов оценки формоустойчивости одежды 28
1.2.3 Анализ средств и их признаков, обеспечивающих устойчивость конструкций швейных изделий 34
1.3 Модельные методы исследования деформации текстильных материалов 35
1.4 Применение метода конечных элементов (МКЭ) для решения задач в легкой и текстильной промышленности 41
Выводы по первой главе 45
Глава 2 Исследование деформационных характеристик текстильных материалов для одежды 47
2.1 Характеристика и обоснование выбора объекта исследования 47
2.2 Основные понятия и этапы практической реализации метода конечных элементов (МКЭ) 51
2.2.1 Основные этапы численного исследования конструкций 51
2.2.2 Основные этапы практической реализации МКЭ 53
2.3 Определение модели деформирования текстильного материала 58
2.3.1 Модели деформирования текстильных материалов 58
2.3.2 Экспериментальное определение показателей механических свойств текстильных материалов 63
2.4 Статистическая обработка результатов исследований 66
2.5 Компьютерное моделирование процесса растяжения образцов 70
Выводы по второй главе
Глава 3 Разработка технологии получения деформационных характеристик конструкций швейных изделий 78
3.1 Исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) плоских деталей конструкции женского пальто 78
3.2 Исследование НДС трехмерных моделей конструкции изделия 87
3.2.1 Создание трехмерной модели манекена методом оптической оцифровки 87
3.2.2 Анализ НДС объемной,модели изделия; 90
3.3 Применение технологии получения деформационных характеристик деталей конструкций швейных изделий? 97
Выводы по третьей главе 100
Глава 4 Разработка программного обеспечения для определения деформационных характеристик деталей конструкций швейных изделий 102
Выводы по четвертой главе 103
Общие выводы по работе
- Анализ методов исследования деформации и оценки устойчивости конструкций швейных изделий
- Основные этапы численного исследования конструкций
- Исследование НДС трехмерных моделей конструкции изделия
- Применение технологии получения деформационных характеристик деталей конструкций швейных изделий?
Введение к работе
Актуальность работы. В условиях развития инновационной экономики России главным условием успешной работы промышленных предприятий является качество выпускаемой продукции. Одним из факторов управления качеством продукции является достоверное прогнозирование количественных характеристик ее свойств на стадии проектирования. Несмотря на значительное количество стандартов и технических условий, регламентирующих методики проведения испытаний готовой продукции и оценки ее потребительских свойств, существующие методы не позволяют осуществлять прогноз показателей качества как текстильных материалов в условиях их переработки, так и готовых изделий в процессе их эксплуатации. Поэтому разработка новых методов оценки и прогнозирования механических свойств швейных изделий на стадии проектирования, позволяющих осуществлять разработку устойчивых во время эксплуатации конструкций одежды, является актуальной научной и практической задачей.
С появлением тканей нового поколения (легких, тонких, пористых, разреженных и подвижных структур, с пониженной поверхностной плотностью и т.д.) классические представления о поведении материалов в процессе изготовления и эксплуатации швейных изделий, существующие методики проектирования изделий, формирования их пакета, выбора режимов обработки не обеспечивают требуемого уровня качества. Необходимость научного подхода в разработке и формировании данных для проектирования устойчивых конструкций изделий объясняется с одной стороны потребностью отечественных производителей одежды решать возникающие проблемы, связанные с потерей формоустойчивости и первоначального внешнего вида при эксплуатации изделий из данных тканей, а иногда и в процессе производства, и с другой – развитием компьютерных технологий.
Цель работы: получение деформационных характеристик деталей изделия, позволяющих осуществлять на стадии проектирования прогнозирование устойчивости конструкции швейных изделий при эксплуатации.
Для реализации поставленной цели решены следующие задачи:
- проанализированы методы исследования деформации одежды при эксплуатации и оценки устойчивости конструкций швейных изделий до настоящего периода;
- разработана нелинейно-упругая модель свойств текстильного материала для проведения численных экспериментов по определению деформационных характеристик деталей конструкций швейных изделий;
- разработана технология моделирования поведения деталей швейного изделия на основе численных методов механики деформируемого твердого тела;
- разработана конечно-элементная модель плоских деталей конструкции изделия на примере женского пальто;
- разработана трехмерная конечно-элементная модель изделия, позволяющая выявить общие закономерности поведения конструкции изделия в процессе эксплуатации с целью прогнозирования деформационных характеристик на стадии проектирования;
- разработано программное обеспечение, позволяющее быстро и гибко изменять параметры конечно-элементных моделей, как плоских деталей, так и конструкции изделия в целом;
- разработаны рекомендации по использованию предлагаемой технологии получения деформационных характеристик для проектирования устойчивых конструкций швейных изделий.
Объектами исследования являются конструкции швейного изделия - женского пальто.
Предметом исследования являются деформационные процессы в изделиях, деталях конструкций и тканях при активных внешних воздействиях.
Методы исследований. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. При разработке математических и компьютерных моделей использовались методы теоретической механики, сопротивления материалов, дифференциального и интегральных исчислений, линейной алгебры, векторного анализа, математической статистики. Для реализации математических моделей и процессов деформирования тканей, деталей конструкций, изделий применялись численные методы решения уравнений математической физики.
Конструкции изделий были разработаны в трехмерной системе автоматизированного проектирования СТАПРИМ. Трехмерная модель манекена создана с использованием установки ATOS II XL (Advanced TOpometric Sensor) с программой ATOS - 3d Digitizing GOM v6.2.0. Дальнейшая обработка, редактирование чертежей и твердотельных моделей осуществлены с применением программного обеспечения САПР КОМПАС-3D V11, SolidWorks 2009. Исследования и анализ полученных моделей выполнены в CAE среде конечно-элементного моделирования ANSYS 11.0. Расчеты и обработка результатов исследований выполнены с применением программных средств Microsoft Office, Adobe Photoshop CS5, CorelDraw X5.
Достоверность полученных результатов и выводов обеспечивается использованием современных аттестованных измерительных средств и апробированных методик испытаний согласно ГОСТам, уровнем адекватности при переходе от реальных физических объектов (ткань, деталь, изделие) к их аппроксимированным конечно-элементным моделями и подтверждается соответствием результатов численных экспериментов реальным натурным испытаниям.
Научная новизна работы. В диссертационной работе получены следующие научные результаты:
- разработана нелинейно-упругая модель свойств текстильного материала, позволяющая осуществлять численные эксперименты по определению деформационных характеристик деталей конструкций швейных изделий;
- разработана конечно-элементная модель плоских деталей конструкции изделия, позволяющая прогнозировать деформационные характеристики на стадии проектирования;
- разработана трехмерная конечно-элементная модель изделия, позволяющая определить общие закономерности поведения конструкции в процессе эксплуатации;
- установлены количественные значения величин деформации деталей конструкций изделий в результате силового воздействия (силы тяжести), возникающих напряжений и поле распределения интенсивности напряжений на примере детали спинки изделия;
- для группы пальтовых тканей научно установлена величина взаимосвязи параметров деталей конструкций и деформационных характеристик.
Практическая значимость результатов работы заключается в следующем:
- предложенная технология определения деформационных характеристик деталей конструкции швейных изделий позволяет на стадии проектирования обеспечивать устойчивость конструкций готового изделия в эксплуатации;
- разработанная методом оптической оцифровки трехмерная модель манекена пригодна для использования в различных программных средах для решения задач проектирования конструкций одежды, проведения виртуальных экспериментов, в учебном процессе;
- разработанные конечно-элементные модели деталей и изделий позволяют производить численные эксперименты по определению деформационных характеристик при разнообразных внешних воздействиях и граничных условиях, что, в свою очередь, позволяет оценить степень их влияния на формирование показателей качества продукции;
- разработаны рекомендации на основе результатов проведенных численных экспериментов по выбору величин конструктивных прибавок, наличию и месту расположения швов в изделии, по выбору зон размещения и формы прокладочных материалов в зависимости от механических и геометрических свойств материалов пакета;
- для определения деформационных характеристик деталей конструкции швейного изделия разработана программа автоматизации процесса конечно-элементного моделирования.
Апробация результатов диссертации. Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на заседаниях кафедры технологии швейного производства РосЗИТЛП (2007-2011гг.) и на конференциях:
- Межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», г. Москва, ГОУ ВПО «РосЗИТЛП», 2008;
- VI Международной научно-технической конференции «Инновации и перспективы сервиса», ГОУ ВПО УГАЭС, г. Уфа, 2009;
- VII Международной научно-технической конференции «Инновации и перспективы сервиса», ГОУ ВПО УГАЭС, г. Уфа, 2010;
- Международной научно-технической конференции «Инновационность научных исследований в текстильной и легкой промышленности», ГОУ ВПО «РосЗИТЛП», г. Москва, 2010.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 8 печатных работах: тезисах научной конференции, семи статьях в сборниках научных статей и журналах, в том числе две статьи в журналах, входящих в «Перечень ведущих рецензируемых журналов», утвержденный ВАК Российской Федерации.
На защиту выносятся следующие положения:
- нелинейно-упругая модель свойств текстильного материала, позволяющая осуществлять численные эксперименты по определению деформационных характеристик деталей конструкций швейных изделий;
- конечно-элементная модель плоских деталей конструкции швейного изделия, позволяющая прогнозировать деформационные характеристики на стадии проектирования;
- трехмерная конечно-элементная модель изделия, позволяющая определить общие закономерности поведения конструкции изделий процессе эксплуатации;
- технология получения деформационных характеристик деталей конструкций швейных изделий.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Материалы работы изложены на 120 страницах, содержат 13 таблиц и 40 рисунков. Библиографический список включает 130 наименований. Приложения, включающие исходные данные и результаты проведенных исследований, представлены на 90 страницах.
Анализ методов исследования деформации и оценки устойчивости конструкций швейных изделий
Более существенно, чем, например, на деформацию металлов, имеющих жесткую кристаллическую решетку, влияние предыстории на деформацию текстильных материалов. Поэтому при проведении испытаний материалов необходимо, по-возможности, исключить влияние условий, при которых находилась ткань до экспериментов. Например, для снятия части пластической деформации используется механическое кондиционирование, влажно-тепловая обработка, действующая на молекулярном уровне для снятия искусственных напряжений в материале [46].
Тип преимущественных воздействий на материалы и изделия, степень их интенсивности и концентрации во многом определяет ассортиментная принадлежность.
Большое значение при получении пространственной формы деталей изделий имеют деформации растяжения и сжатия материала на отдельных участках деталей. Растяжение - наиболее распространенный вид деформации в одежде и наиболее изученный.
Деформации, возникающие при растяжении и сжатии материала вследствие его анизотропного строения, различаются по характеру и величине в различных направлениях [51, 60, 61, 62]. При растяжении вдоль нитей основы и утка ткань удлиняется вследствие распрямления, а затем при более значительных нагрузках и растяжения нити, расположенных вдоль действующей силы. По мере роста-нагрузки происходит удлинение нитей. На величину удлинения растягиваемой ткани оказывает влияние структура нити — ее крутка, степень распрямленности и ориентированности волокон, а также способность самих волокон удлиняться. В тканях с длинными перекрытиями удлинение за счет растяжения нитей начинается раньше. Нить при этом деформируется по длине неравномерно. На участках, где нить лежит свободно, наблюдается большее удлинение, в местах связей — удлинение меньше.
Фаза строения оказывает большое влияние на удлинение ткани, особенно в начале нагружения, когда растяжение ткани происходит в основном за счет распрямления нитей. Так как уточные нити обьино изогнуты сильнее основных, удлинение ткани по утку больше, чем по основе.
При распрямлении системы нитей, расположенных в направлении действующей силы, их давление на нити перпендикулярной системы растет, изгибает нити, меняет фазу строения ткани. Углы обхвата нитей и площадь контакта в одном направлении уменьшаются, в другом — растут. Ячейки ткани, оставаясь прямоугольными, вытягиваются, нити растягиваемой системы сближаются, нити перпендикулярной системы, наоборот, раздвигаются, ткань удлиняется в одном направлении и сужается в другом [62].
При растяжении ткани под углом к нитям основы и утка удлинение в основном являетсяфезультатом изменения угла между нитями: прямоугольная ячейка ткани превращается в параллелограмм. Распрямление и растяжение нитей появляются позже, при приложении значительных усилий. Одинаковые усилия, прикладываемые к ткани в различных направлениях, вызывают разные по величине деформации. Наибольшую деформацию ткань и пакеты деталей одежды получает в направлении диагоналей ее ячеек, так как общее удлинение ткани в этом случае происходит главным образом вследствие изменения угла между нитями [60, 61] .
Изучением деформации ткани при одноосном ее растяжении занимались многие исследователи (Б. П. Поздняков, Г. Н. Кукин, Ф: X. Садыкова, И. С. Морозовская, Т. А. Модестова, Г. В. Седова и др.) [51, 60, 61, 62]. Исследования1 Б. А. Бузова и Н. Д. Алыменковой (ІУГИІПИ) показали, что распределение общей деформации ткани по зонам в образцах, имеющих различное направление нитей основы, крайне неравномерно. Как правило, в наибольшей степени деформируются участки образцов, прилегающие к зажимам разрывной машины. У образцов, вырезанных под углом, близким к 45, относительно нитей основы или утка, на первом этапе растяжения в большей степени деформируется средний участок. Характер сужения образца по его длине также зависит от направления прикладываемой нагрузки. Деформация нитей в отдельных зонах различается как по характеру, так и по величине. При этом наблюдаются деформации растяжения- и сокращения нитей, поворот нитей в точках контакта, изгиб нитей в направлениях, перпендикулярных плоскости образца, с образованием продольных складок на ткани. [62].
Для швейных материалов деформация сжатия ткани в ее плоскости при сутюживании является следствием, так называемой, принудительной усадки, которая осуществляется с помощью воздействия на ткань тепла, влаги и внешней силы, сжимающей ткань в ее плоскости.
Сжатие ткани обусловлено- тремя видами деформации ее структуры: дополнительнымизгибом.нитей, уменьшением длины нитей вследствие усадки и перемещенияволокон, изменением угла между нитями. Степень участия этих видов, деформации , в общем уменьшении размеров ткани зависит от направления» сутюживания и числа циклов обработки. Как и при растяжении, наибольшее уменьшение размеров- ткани при сжатии достигается по диагоналям ячеек, т. ев. случае, когда в полной мере используется-способность ткани изменять-угол между нитями.
Таким образом, наибольшее изменение размеров ткани (удлинение и сокращение) - наблюдается- при изменении угла между структурными элементами, (нитями, пучками, волокнами). В швейных изделиях это явление используется на практике при формовании деталей [60, 61, 62].
В процессе эксплуатации материалы для одежды чаще всего испытывают пространственное деформирование. Такое деформирование материал получает под действием нагрузки, прилагаемой перпендикулярно плоскости материала (поперечные нагрузки) [51]:
Другим часто встречающимся в одежде видом деформирующих воздействий является изгиб; По причинам возникновения изгиб в одежде можно-разделить на технологический и эксплуатационный [46]. Формообразование в одежде достигается путем изгиба плоского материала или его формования [81, 102].
Основные этапы численного исследования конструкций
Вид тензора- и, соответственно, количество независимых коэффициентов, которые необходимо определить для решения поставленной задачи, существенно зависят от того,какая физическая модель твердого упругого тела рассматривается.
В теории упругости тензоры; напряжений и деформаций: связывают с помощью гвеличин, определяемых. свойствами? среды. Например, изотропное: тело имеет две: константы; упругости — модуль упругости, Е ш коэффициент Пуассона. Для? анизотропных .тел число; упругих констант в общем: случае равно 21. Из основных констант;упругосттможно получитьих производные — модуль сдвига G, модуль объемнойреформацииК.и постоянную?Ламе.
Модули упругости- устанавливаются эксперимёнтальнотмеханическим; испытанием; образцов: изучаемых материалов; Модули, упругости не1 являются строго постоянными; величинами-для; одного?ттого же-материала,1..их значения меняются4 В! зависимости; от химического: состава материала; от его предварительнойюбработкш(предыстории), от температуры материала.;
Для описания высокоэластическош деформации полимерного і материала нужно- определить модуль г эластичности.. .При: наличии пластической-составляющеШдобавляетсяшараметр; пластичности; как вмодели пластичности, основаннойща-деформационноштеории-Ренки-Илюшина; .
Определение каждого коэффициента1; (модуля) требует специального эксперимента. Некоторые из: них (для? текстильных, материалов); трудоемки и сложные вг; реализации, в силу быстротечности: процессов.; упругого деформирования или длительности высокоэластического восстановления [46]. Динамическая нелинейная: зависимостью напряжение - деформация растяжения? нити или? ткани в: процессе нагрузки или разгрузки может быть записана в .следующем виде [103]:. G P.IS=ETs + riTesignA, , (2.5) " ГДЄ: о- напряжение в поперечном -сечении ткани; Р- натяжение ткани; , S- площадь поперечного сечения ткани; 6Г Ет - текущий модуль жесткости ткани при растяжении; є - относительная деформация ткани; є - скорость относительной деформации (є = ds/dt); X - скорость абсолютной деформации; г\т - текущий модуль.вязкости материала ткани при растяжении; t — время.
В формуле (2.5) имеется два слагаемых полного напряжения (натяжения) ткани, первое из которых зависит от величины упругой или упругопластической деформации, а второе от скорости деформации ткани-(нити). Вязкая деформация возникает вследствие внутреннего трения (вязкости) в»материале ткани (нити) и является одной из причин затухания колебательных движений. -Для пряжи-, комплексных нитей и ткани вязкая деформация характерная Пластическая составляющая полной деформации обнаруживается в цикле деформации нагрузка - разгрузка [66, 115].
В механике нити и ткани в зависимости от решаемых задач рассматривают: линейно-упругую ткань (нить); нелинейно-упругую, нелинейно-упругопластическую, нелинейно-упруговязкопластическую ткань (нить). Границы применимости и степень соответствия модели ткани объекту ткани при определенных условиях воздействия, внешних сил устанавливают сравнением экспериментальных данных, полученных в результате измерения параметров состояния реальной ткани, и соответствующих данных аналитического расчета1 дляг теоретической ткани (модели) при соответствующей схеме силового нагружения.
Часто деформацию текстильных материалов; рассматривают с позиции упругости пренебрегая высокоэластической и пластической составляющими полной деформации. Текстильные материалы можно считать упругими лишь с-известными приближениями, сознательно пренебрегая той погрешностью, которая связана со сделанным предположением. Существенно, чтобы эта погрешность не выходила за определенные пределы, которые устанавливаются требованиями практики [115]. 23.2 Экспериментальное определение показателей механических, свойств текстильных материалов; . Ї Показатели! механических, свойств, имеют большое значение при оценке качествам материалов;, обоснованном выборе их для изделия, при разработке конструкции изделия; и: параметров; технологического5 процесса изготовления его. Однакоизшсех характеристик механических свойств BFOGT нормированы, только прочность; прш растяжении; ш разрывное удлинение материала,. которые определяют прт полуцикловомшспытанииихнарастяжение.
Прочностью: при- растяжении? называют способность материала противостоять, растягивающим: усилиям: до» разрыва [29; 61, 62];. Прочность материала может, характеризоваться? в; абсолютных единицах (разрывное усилие) и в,:, относительных (удельное; разрывное. усилие, относительное разрывноеусилие): .
Разрывное усилие;(нагрузка)їЕ„(Н) — наибольшее усилие; выдерживаемое материалом: к моменту разрыва.. Определяется? непосредственно? по шкале разрывнойг машины, в момент разрыва; материала. Величины; разрывных нагрузок; регламентированы ЕОЄТ; игявляютсягосновным: критерием- оценки механических свойствматериалов; "..
.Деформационные: свойства1 текстильных материалов при: одноосном растяжении оценивают-разрывным;удлинением в.;абсолютных иотносительных единицах. Абсолютное .разрывное1 удлинение;: 1Р, мм; — приращение длины испытуемого образца:, к; моменту разрыва; Определяют непосредственно по шкале :удлинений:разрывной: машины.
Для полученияі конкретного результата- компьютерного- моделирования, необходимо; определить численные значения; ряда -физических параметров, характерных для: выбранной модели деформирования: Изотропное: тело имеет две.константьвупругости — модуль упругости; Ей коэффициент Пуассона:
Исследование НДС трехмерных моделей конструкции изделия
С целью разработки технологии конечно-элементного анализа деталей конструкций швейных изделий в настоящей работе осуществлен численный эксперимент с применением ППП ANSYS 11.0: на деформацию деталей спинки женского пальто под действием силы тяжести.
Растяжение деталей-изделия под собственным весом.— одна из проблем, с которыми сталкиваются . производители при работе с новыми легкодеформируемыми тканями.
Для постановки численного эксперимента были созданы-геометрические модели деталей1 спинки пальто. Использование графического интерфейса комплекса ANSYS для построения чертежей деталей конструкций, швейных изделий крайне затруднено. В связи8 с этим- конструкции изделий, были разработаны с использованием системы трехмерного проектирования СТАПРИМ. Данная система,позволяет в процессе создания пространственной модели, на основе заданного, пространственного манекена на экране монитора оценивать внешнюю форму модели, наблюдать степень прилегания изделия, силуэт.
В соответствии целями дальнейших экспериментов были разработаны трехмерные силуэтные" конструкции (ТСК), повторяющие форму манекена (с равномерными, припусками-зазорами между фигурой и изделием) с прибавками, рекомендуемыми для женского пальто разработчиками системы [77]. Конструкции разработаны на базовый, размер 164-88-96. Величины прибавок приведены в таблице 3.1.
Созданные трехмерные силуэтные конструкции (ТСК) представлены на рисунке 3.1 (снимки экрана).
После завершения создания ТСК осуществляется автоматическое разворачивание этой формы на плоскость, с образованием плоской силуэтной конструкции модели (развертки).
В дальнейшем детали плоской силуэтной конструкции были импортированы в CAD-системы (КОМПАС - 3D Vll, AutoCAD 2010), в среде которых методами конструктивного моделирования разработаны требуемые детали конструкций изделий. Эти детали в виде плоскостей и поверхностей затем были импортированы в среду ППП ANSYS 11.0 (рисунок 3.2). н Для постановки численных экспериментов использовались детали спинки моделей №1 и №2 длиной: 120 см, 100 см, 90 см. Для генерирования сетки использовались двухмерные конечные элементы PLANE82 (п. 2.2.2). Для задания свойств материалов использовались модели материалов из сформированной библиотеки материалов (п. 2.5).
С целью определения оптимальных размеров конечных элементов было проанализировано три варианта конечно-элементной сетки (рисунок 3.3): грубая сетка, средняя и мелкая (уровень дискретизации по шкале программы ANSYS соответственно - 9, 5, 2). Анализ результатов и времени решения задачи, показал, что средняя сетка даёт вполне достаточную точность решения: переход к мелкой сетке уточняет решение меньше чем на 1,5%. Далее в расчетах использовалась средняя сетка.
Приложение усилий и нагрузок следующее: закрепление (нулевое перемещение) конструкции по линиям среза горловины и плечевого среза, условие симметричности детали по средней линии спинки, учет веса конструкции путем указания проекций ускорения свободного падения на оси X, Y,Z.
На рисунках 3.4-3.6 представлено графическое отображение результатов численных экспериментов (на примере модели свойств ткани №1). Результаты расчетов для остальных тканей приведены в приложении Г.
На рисунках 3.4, 3.5, 3.8 отображена картина распределения эквивалентных напряжений по Мизесу в виде непрерывных цветовых полей, цветовая шкала представляет уровни изменения напряжений (значения на шкале указаны в Па). Красным цветом отмечены участки с максимальными напряжениями - это область проймы и угла плечевого среза и проймы.
На рисунках 3.6 и 3.7 представлено деформированное состояние детали спинки, где контуром отображена исходная недеформированная форма (перемещения изображены в увеличенном виде).
Результаты моделирования НДС деталей могут быть представлены как в графическом виде, так в виде минимаксных значений и в виде полного листинга значений напряжений и перемещений во всех узлах генерируемой сетки (в данном случае до 1180 узлов). Полученные результаты сведены в таблицу 3.2.
Применение технологии получения деформационных характеристик деталей конструкций швейных изделий?
Для моделирования тонкостенных оболочечных конструкций используются элементы категории SHELL. В данном случае применялся элемент SHELL63 - упругая оболочка, рекомендованный для расчета, не учитывающего пластичность и ползучесть. Элемент SHELL63 имеет возможности учета мембранного растяжения - сжатия и изгиба. Элемент имеет шесть степеней свободы в каждом узле: перемещения в направлении осей X, Y и Z узловой системы координат и повороты вокруг осей X, Y и Z узловой системы координат. Элемент имеет возможность работы с изменением жесткости при приложении нагрузок и большими перемещениями. Имеется возможность при больших перемещениях и малых поворотах применять согласованную касательную матрицу жесткости.
Количество элементов, получившееся при создании сетки равно 2023. Уровень дискретизации при создании свободной сетки -3.
Приложение усилий и нагрузок соответствует эксперименту с плоскими деталями (п.3.1): закрепление (нулевое перемещение) конструкции по линиям среза горловины и плечевого среза, условие симметричности детали по средней линии, учет веса конструкции путем указания проекций ускорения свободного падения на оси X, Y, Z. В модели изделия оболочечные элементы имеют одну точку интегрирования по толщине.
Деформированное состояние модели изделия (ткань №1) На. рисунке 3.13 представлено деформированное состояние модели изделия (недеформированная форма изображена контуром): а — вид сбоку; величины: перемещений? точек изображены, в увеличенном-режиме, б — вид сбоку; величины перемещений; изображены в истинном, масштабе; в; — вид сзади;: с;величиной перемещения- нижней точки средней линии, г — увеличенное изображение участка; проймы;, увеличенное изображение, верхней части полочки.
Изображения1 деформированного; состояния модели изделия-- со свойствами; тканей №2-№5; а также- изображения; полей распределения напряженишпредставленьгв приложению!:. ТаблицаіЗ .3 -Величина;удлинения;деталиіспинки поїбредней линйи
Сопоставление данных полученных прш исследовании НДС плоских деталей;и объемных моделей показало,.что: деформация формы плоскошдетали т модели изделия имеет; близкий; вид, в частности совпадает картина деформацишлиниишроймыхпинки; ЗначениЯіудлинения средней линии спинки отличаются на :20%, однако; эти: значения; находятся в пределах интервала зрительного безразличия.
Поля- распределения эквивалентных напряжений также имеют сходную топографию; (рисунок 3 і 14) и близкие значениянапряжений в соответствующих областях: область проймьги угол проймы и плечевого среза, причем величины максимальных значений:напряжений отличаются значительно. AffStS ll.OSfl м 56.124 і 25690 і 51325 76959
Поле распределения эквивалентных (по Мизесу) напряжений (ткань 1) Анализ подтвердил возможность применения результатов исследования НДС плоских деталей конструкций для оценки и прогнозирования устойчивости изделия. Полученные результаты численных экспериментов по растяжению деталей спинки женского пальто под собственным весом позволили разработать рекомендации для проектирования изделий из легкодеформируемых пальтовых и пальтово-костюмных тканей: - при проектировании изделий из тканей, начальный модуль упругости (по основе) которых Еуос в пределах 0,3-0,7 МПа, рекомендованная длина изделий по спинке - до 100 см; - при проектировании изделий прилегающего и полуприлегающего силуэта при выборе конструктивных прибавок (по груди, к ширине и глубине проймы, к ширине спины и т.д.) рекомендуется использовать максимально допустимые значения с целью уменьшения кривизны линии проймы; - рекомендуется ввести дополнительные укрепляющие прокладки в конструкции изделия в области угла плечевого среза и среза проймы, как со стороны спинки, так и со стороны полочки (рисунок 3.15);
Варианты применения укрепляющих прокладок - рекомендуется ввести в конструкцию изделия дополнительное укрепление области проймы спинки шириной не менее 5 см (для 88 размера) на уровне измерения «ширина спинки в узком месте».
Технология получения деформационных характеристик деталей конструкций изделий на стадии проектирования в среде ANSYS На основе проведенных численных экспериментов разработана технология получения деформационных характеристик деталей контрукции изделий на стадии проектирования (рисунок 3.16). В представленной на рисунке 3.16 последовательности работ для получения деформационных характеристик учтены возможности моделирования поведения деталей конструкций одежды не только в результате действия силы тяжести, но других активных внешних воздействий. А также возможности использования формируемых в процессе применения, данной технологии библиотеки (моделей свойств материалов, моделей деталей; конструкций изделий).
Изделия из текстильных материалов значительно деформируются при эксплуатации, причем? не одинаково на разных участках тела человека, к тому же-в изделии присутствуют различные виды швов (стачные, окантовочные, в подгибку с открытым срезом), которые имеют- другие механические1 свойства. Зная величины и зоны концентрации напряжений можно подбором прокладочных материалов, членений, технологическим решением значительно повысить устойчивость конструкции и смоделировать поведение изделия при тех или иных нагрузках.
Используя разработанную технологию, основанную на конечно-элементном моделировании, можно проследить отличия в поведении различных изделий (деталей конструкции), изменяя некоторый набор их свойств. В настоящей работе с целью проверки возможности применения на практике разработанной технологии проведена серия численных экспериментов на плоских деталях с различными механическими свойствами отдельных зон в плоскости детали. Моделировалось воздействие силы тяжести на деталь спинки
