“田”字型織物織出圓整外形的巧妙設計*

劉海文魏賽男

(河北科技大學紡織服裝學院，石家莊，050018)

摘要：為了用“田”字型立體織物做增強體復合成內有四孔、外呈圓形的四孔管道，按弧長和半徑的比例嚴格掌握長度比例，通過不同織區(qū)穿經循環(huán)不同的巧妙設計，使“田”字型織物形成圓整外形。

關鍵詞：“田”字型，立體織物，圓整外形，四孔管道

中圖分類號：TS105.3文獻標志碼：A

基金項目*河北省自然科學(E2013208122)

收稿日期：2014-05-29

作者簡介：劉海文，女，1966年生，副教授。主要從事紡織工程專業(yè)的教學和研究工作。

參考文獻“田”字型立體織物可以按照壓扁圖進行織造，在[1]中已經有詳細描述，該織物的織造也是一項實用新型專利，中國專利號為ZL200420091932.3。申報專利后，我們對該織物的后續(xù)使用進行了研究，初步設想是利用該織物的四孔作為四種不同光纖的輸送管道，但織出來的織物撐開后呈方形，不符合管道圓形外觀的力學性能要求。為了獲得圓形外觀，我們進行了巧妙設計。

1“田”字型織物的原始形狀和織造方法

“田”字型織物的原始形狀是上下左右對稱的四個口，利用這個獨特結構做四孔光纖輸送管道，內部結構完全沒問題，但方形的外形不能滿足圓形管道的力學性能要求，而且織造時的縱向片段用二維平面織機難以得到。為此我們想到通過壓扁-還原方法來織造“田”字型立體織物，其壓扁圖如圖1所示。織物撐開后，其內部為方形的四個口，外形為方正的四邊形。

圖1　“田”字形織物壓扁圖 [1]

2“田”字型織物的外觀圓整方法和織造方法

上述過程只是“田”字形織物的織法，其外觀為有棱角的方形，要想得到圓形的織物還需要作如下的圓整處理。將“田”字型織物外觀圓整的設想是把中間的“十”字線段作為圓的四段半徑[2]，外邊的八段線段分別作為圓的某一段圓弧?！疤铩弊中涂椢锏耐庥^圓整方案如圖2所示。

圖2　“田”字形圓整后的示意圖

圖中的角度計算過程如下[3]：S3、S7、S6、S10對應的圓心角相同，假設其圓心角為α；S1、S2、S11、S12對應的圓心角相同，假設其圓心為β。如圖2所示，令各線段對應的長度分別為L1、L2、…、L12， 實際織造中，L1=L2=L11=L12=L，L3=L7=L6=L10=L4=L5=L8=L9=R。由扇形半徑與弧長的關系可知：

則α=360°/(2π)=57.3°

由角度幾何關系可知：

則β=90°-57.3°=32.7°

要達到圓形外觀的效果，各區(qū)循環(huán)次數應按上述計算角度成比例配置[4]，即必須滿足：(L3+L7)/(L1+L2)=α/β=57.3°/32.7°≈14/8。此比值即為a2、a4區(qū)穿綜循環(huán)與a1、a3區(qū)域穿綜循環(huán)的比值。實物中的具體情況為a1、a2、a3、a4各區(qū)的循環(huán)數分別為8、14、14、8，計算此比值的前提是穿筘比為1∶2∶2∶1。

3具體織造過程

“田”字形織物圓整的關鍵就在于a1、a2、a3、a4四區(qū)循環(huán)數的比例關系配置，其投梭路徑和上機圖與壓扁-還原織造時一樣，分別如圖3和圖4所示。圓整織造的經紗排列和穿綜順序、循環(huán)次數[5]如圖5所示，織造出的實物如圖6所示。

圖3　“田”字型織物的投梭路徑圖

圖4　“田”字形織物的上機圖

圖5　“田”字形織物圓整織造的經紗排列和穿綜順序、循環(huán)次數

圖6　“田”字形織物圓整后的實物圖

4結語

通過上面的圓整織造可以看出，如果能想出辦法，同一字型立體織物的不同外形可以通過幾何關系任意設計，織造出的立體織物的種類也大大增加，使紡織復合材料增強體的形狀得以豐富。

參考文獻

[1]劉海文，郭錦坤，劉丹鳳.田字型立體機織物研究及織造[J].棉紡織技術,2005，33(5):15-17.

[2]顧平.普通織機織三維機織物的試驗研究[J].紡織學報,2002，23(5):24-26.

[3]汪蔚，祝成炎.三維機織物的組織結構與設計[J].浙江工程學院學報，2001，18(4):197-200.

[4]蔡陛霞.織物結構與設計[M].北京：中國紡織出版社，2000.

[5]黃曉梅.幾種三維管狀預成型件的設計與織造[J].棉紡織技術,2002，30(12):44-46.

Ingenious design of using “田” shape to

weave round shape

LiuHaiwen,WeiSainan

(College of Textile and Garment, Hebei University of Science and Technology)

Abstract:In order to use “田” shape three-dimensional fabric as reinforcement to produce four holes pipeline with four holes inside and round shape outside, according to the ratio of arc length and radius, the pipeline with round shape outside was made by the ingenious design of different weave area with different drawing-in cycle.

Keywords:“田” shape, three-dimensional fabric, round shape, four holes pipeline