基于ABAQUS的三原组织机织物拉伸力学性能模拟

doi:10.13475/j.fzxb.20180405107

纺织学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (04): 44-50.doi: 10.13475/j.fzxb.20180405107

基于ABAQUS的三原组织机织物拉伸力学性能模拟

刘倩楠, 张涵, 刘新金(), 苏旭中

生态纺织教育部重点实验室(江南大学), 江苏无锡 214122

收稿日期:2018-04-20 修回日期:2018-11-06 出版日期:2019-04-15 发布日期:2019-04-16
通讯作者: 刘新金
作者简介:刘倩楠(1993—),女,硕士生。主要研究方向为织物性能的有限元模拟。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2017YFB0309200);江苏省自然科学基金项目(BK20170169);江苏省产学研项目(BY2016022-16);江苏省先进纺织工程技术中心基金项目(XJFZ/2016/4)

Simulation on tensile mechanical properties of three-elementary weave woven fabrics based on ABAQUS

LIU Qiannan, ZHANG Han, LIU Xinjin(), SU Xuzhong

Key Laboratory of Eco-Textiles(Jiangnan University), Ministry of Education, Wuxi, Jiangsu 214122, China

Received:2018-04-20 Revised:2018-11-06 Online:2019-04-15 Published:2019-04-16
Contact: LIU Xinjin

摘要/Abstract

摘要：

为更好地了解平纹、斜纹和经面缎纹3种基本组织纯棉机织物抵抗外力拉伸变形的能力,在实际测量织物结构参数的基础上,提出一种评价和预测机织物拉伸性能的方法;借助专业纺织建模软件Texgen建立织物三维细观模型;利用有限元软件ABAQUS,依据织物拉伸环境设置材料属性、相互作用和边界条件等计算模型数值解;通过织物拉伸强力测试实验验证数值模拟结果的有效性。结果表明:平纹织物、斜纹织物和经面缎纹织物拉伸应力、应变模拟结果与实验测试结果差异率均在6%以内;在原料、经纬纱密度和捻度、织物经纬密都相同的条件下,平纹织物抵抗外力变形的能力更强。

关键词: 三原组织, 机织物, 几何模型, 拉伸强力, 有限元法, 数值模拟

Abstract:

In order to better understand the resisting external tensile deformation capability of the plain weave, twill and warp satin three-elementary cotton woven fabrics, a method for evaluating and predicting the tensile properties of woven fabrics was proposed. On the basis of the measured fabric structure parameters, a three-dimensional textile microscopic model was established by a professional textile modeling software Texgen. The numerical solution of the model was calculated using finite element software ABAQUS, setting material properties, interaction and boundary conditions according to the fabric stretching environment. The effectiveness of the numerical simulation was verified by the tensile test of fabric. The results show that the difference between simulation results and experimental test results on tensile stress and strain of plain weave fabric, twill fabric and warp satin fabric is within 6%. Plain weave has stronger resistance to external deformation under the same conditions of raw material, warp and weft yarn density, twist and warp and weft density.

Key words: three-elementary weave, woven fabric, geometric model, tensile strength, finite element method, numerical simulation

中图分类号:

TS101.8

刘倩楠, 张涵, 刘新金, 苏旭中. 基于ABAQUS的三原组织机织物拉伸力学性能模拟[J]. 纺织学报, 2019, 40(04): 44-50.

LIU Qiannan, ZHANG Han, LIU Xinjin, SU Xuzhong. Simulation on tensile mechanical properties of three-elementary weave woven fabrics based on ABAQUS[J]. Journal of Textile Research, 2019, 40(04): 44-50.

图/表 10

表1

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图2

图3

表2

图4

图5

表3

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表4

参考文献 10

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织物	纱线类型	宽度	高度	间距
平纹织物	经纱	0.156	0.145	0.218
平纹织物	纬纱	0.156	0.145	0.386
斜纹织物	经纱	0.151	0.150	0.218
斜纹织物	纬纱	0.151	0.150	0.386
经面缎纹织物	经纱	0.149	0.152	0.218
经面缎纹织物	纬纱	0.149	0.152	0.386

纱线类型	密度/(g·cm^-3)	强力/cN	伸长率/%	弹性模量/MPa	泊松比
经纱	0.84	248.20	3.49	3 249.50	0.3
纬纱	0.84	205.00	3.41	2 504.30	0.3

织物	强力/N	伸长/mm	伸长率/%	断裂时间/s
平纹织物	763.21	36.42	18.21	21.81
斜纹织物	729.70	27.26	13.63	16.33
经面缎纹织物	704.07	16.72	8.36	9.94

织物	应力			应变
织物	理论值/ MPa	实验值/ MPa	差异率/%	理论值/%	实验值/%	差异率/%
平纹织物	165.51	159.19	3.97	17.96	18.21	1.37
斜纹织物	160.02	152.20	5.14	13.28	13.63	2.57
经面缎纹织物	154.93	146.85	5.50	8.07	8.36	3.47

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