喷射口角联锁织物结构设计

许 鹤，唐予远,，马 菲，单晶晶，张彩虹

(中原工学院，a.纺织学院；b.河南省功能性纺织材料省级重点实验室，郑州 450007)

喷射口角联锁织物结构设计

许 鹤a，唐予远a,b，马 菲a，单晶晶a，张彩虹b

(中原工学院，a.纺织学院；b.河南省功能性纺织材料省级重点实验室，郑州 450007)

文章对角联锁织物结构图进行研究分析，通过改变实口角联锁或空口角联锁结构图中的经纱交织规律，进而可以设计与其相对应的带有喷射口的实口角联锁或空口角联锁织物结构图。根据结构图利用Excel画出其上机图，沿用上述的设计方法，在其结构图上增加一个或多个组织循环，通过小样织机就可以制得喷射口结构大小不同的织物；增加共纬次数可以得到喷射口与喷射口之间距离不一的织物组织。结果表明，该方法借助于CAD绘图软件可以使复杂的喷射口角联锁结构图设计变得简便快速。

角联锁；组织循环；空口结构;喷射口结构

0 引 言

角联锁织物是三维织物组织的一种，该组织结构具有一定的规律性，目前对其几何结构和力学性能[1-4]的研究颇多，但对其结构设计研究甚少，而对喷射口角联锁结构设计研究尤少。丁辛等[5-6]分析研究了三维机织复合材料的几何模型与结构；白燕[7]、杨彩云等[8]、主要研究了正则角联锁结构的设计方法；卢士燕等[9]设计了角度联锁织物；聂建斌等[10]运用分式的方法，设计了实口角联锁织物组织图的设计，而空口角联锁结构图的设计并未给出；顾平教授在《织物结构与设计学》一书中，给出了带喷射口的实口角联锁织物结构图[11]，此书对带喷射口的空口角联锁织物结构图及其形成过程以及设计方法尚未给出。

本文在两种相同的角联锁织物结构基础上，通过改变经纱的交织规律，从而形成一列沿经纱方向与纬纱平行，且形状大小相同的通道，该结构即为喷射口角联锁织物结构。喷射口角联锁组织的产生使角联锁织物组织的设计变得灵活多样，继而可以根据实际所需选择并设计出相应的组织结构。

1 实口角联锁结构图分析

角联锁织物经纬纱细度已定的情况下，织物的厚度与纬纱重叠层数具有直接关系，而纬纱在打纬时易重叠，因此纬角联锁组织在实际应用中相对较为广泛，文中提到的角联锁织物如无特殊说明均指多重纬角联锁织物。角联锁织物经纬纱交织过程中每个经纱交织口有且仅有一根纬纱织入，则形成实口结构。在设计实口角联锁织物时，根据角联锁经纬纱组织循环关系[12]，进而确定经纬纱数，并设计出两个同种结构的两层角联锁组织图，如图1所示(文中结构图的数字均为自行定义的经纱编号)。

图1 两个两层实口角联锁织物结构图

1.1 带喷射口的实口角联锁织物的设计

在实口角联锁织物的基础上，通过任意改变上下两种相同组织结构的经纱交织规律，从而形成了一种对称结构的带喷射口的实口角联锁组织。结合图1、图2，若改变图1组织中的第一根与第六根经纱规律便形成了一种新的组织结构(如图2所示)，即为带喷射口的四层实口角联锁组织结构。根据其结构图利用Excel画出与其相对应的上机图(如图3所示)，有此上机图即可以在普通织机上生产制造。经大量研究得出，若图2增加图1所示的组织循环可以使其喷射口变大(如图4所示)；进一步对图4改变其经纱的交织规律形成多次共纬，制得的织物组织其喷射口与喷射口之间的距离变大(其结构图如图5所示)，因此可以根据实际需要设计出喷射口大小和喷射口与喷射口之间距离不同的织物组织。

图2 带有喷射口四层实口角联锁织物结构图

图3 喷射口四层实口角联锁组织上机图

图4 四个组织循环的四层喷射口的实口角联锁结构图

图5 六次共纬的喷射口角联锁结构图

1.2 带喷射口的空口角联锁织物的设计

角联锁织物经纬纱交织过程中形成纬纱空缺经纱交叉口时，即为空口结构，空口结构分为普通空口结构和最大空口结构，以最大空口角联锁织物为例设计喷射口空口角联锁织物。当纬重数保持不变时，在不允许经纱重叠的情况下，Rjmax=2(N-1)+2=2N(N为层数)为最大空口角联锁的最大值[12]，根据新的经纬纱循环关系确定最大空口经纬纱数目分别为2N与2N2，进而设计出最大空口角联锁织物(如图6所示)。利用上述设计方法，任意改变图6(a)中的两层空口角联锁织物组织经纱的交织规律便形成一种带有喷射口的空口角联锁织物结构(如图7所示)。同理，若图7增加图6(a)的组织循环可以使喷射口增大；改变经纱的交织规律，可以使得喷射口与喷射口之间的距离变大(如图8所示)。

图6 最大空口数目角联锁织物结构图

图7 带有喷射口的四层空口角联锁结构图

图8 喷射口组织循环增加的四层空口角联锁结构图

2 结 论

本文以两种实口角联锁为例分析，通过改变其经纱交织规律,形成一种新的组织结构，即为带喷射口的角联锁组织。在实口角联锁织物结构的基础上，设计了空口角联锁织物结构，并对其深入研究得到了带有喷射口的空口角联锁织物结构。研究结果表明：增加喷射口角联锁织物的组织循环和共纬次数，可以分别制得喷射口大小不同和喷射口与喷射口之间距离不一的织物组织。利用该方法设计的喷射口角联锁结构，在普通织机上就可以织造织物，然后将其加工成复合材料，进而可以对比分析并探讨喷射口角联锁复合材料的几何结构及其力学性能，最终根据实际所需来选择合理有效的组织结构。

[1] 李艳清，祝成炎，田 伟，等.填经纱对三维角联锁结构符合材料准静态侵彻性能的影响[J].纺织学报，2013，34(7):69-73.

[2] 唐予远，李 虹，章 伟，等.三维机织多孔复合材料的横向冲击力[J].纺织学报，2010，31(2):44-49.

[3] 王春霞，宋孝浜，金利民.三纬角联锁机织复合材料三点弯曲破坏的有限元计算[J].纺织学报，2014，35(3):41-45.

[4] 杨 格，潘忠祥.三纬角联锁机织复合材料三点弯曲疲劳的细观结构效应[J].玻璃钢/复合材料，2014(3):13-17.

[5] 丁 辛，易洪雷.三维机织几何结构的表征[J].东华大学学报，2003,29(3):15-19.

[6] 丁 辛，易洪雷.三维机织结构的几何模型[J].复合材料学报，2003,20(5):108-113

[7] 白 燕.正则多重纬角联锁机织物的快速设计[J].纺织学报，2013，34(2):61-64.

[8] 杨彩云，李嘉禄.复合材料用3D角联锁结构预制件的结构设计及新型制造技术[J].东华大学，2005，31(5)：53-58.

[9] 卢士燕，聂建斌.角度联锁三维机织物的设计与生产[J].棉纺织技术，2005,33(2):72-75

[10] 聂建斌，卢士燕.角联锁织物的组织设计[J].纺织学报，2006，27(3):90-91.

[11] 顾 平.织物组织与结构学[M].上海:东华大学出版社，2010：152-155.

[12] 顾 平.多重纬角联锁三维机织物结构设计[J].上海纺织科技，2002，30(4):24-26.

(责任编辑：许惠儿)

Design of Jet Angle-interlock Fabric Structure

XUHea,TANGYu-yuana,b,MAFeia,SHANJing-jinga,ZHANGCai-hongb

(a.College of Textiles;b.Provincial Key Laboratory of Functional Textile Materials of Henan, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, 450007, China)

This paper studies and analyzes the structure diagram of angle-interlock fabrics, designs the corresponding solid angle-interlock or empty angle-interlock fabric structure diagram by changing the warp weaving law in the diagram, and draws its looming draft with Excel according to the structure diagram. With the design method above, fabrics with different size of jet structure can be made with sampling loom by adding one or more weaving cycles on the structure diagram. Weave structure with different distance between jets can be obtained by increasing the total number of weft. The result shows that this method can make complicated jet angle-interlock structure diagram design become easy and fast with CAD mapping software.

angle-interlock; weaving cycle; empty structure; jet structure

2014-12-16

许 鹤(1987-)，男，河南商丘人，硕士研究生，主要从事纺织材料与纺织品设计方面的研究。

TS105.11

A

1009-265X(2015)04-0017-03