沙 莎， 蒋高明， 张爱军， 丛洪莲

(江南大学 教育部针织技术工程研究中心， 江苏 无锡 214122)

纬编针织物线圈建模与变形三维模拟

沙 莎， 蒋高明， 张爱军， 丛洪莲

(江南大学 教育部针织技术工程研究中心， 江苏 无锡 214122)

为使纬编针织物具有更真实的力学效果和体积感，在改进的弹簧-质点模型基础上对线圈进行结构建模。同时采用插值算法，在相邻型值点间插入2个新的型值点，用非均匀有理B样条曲线(NURBS)连接线圈型值点，解决了NURBS不能穿过所有型值点的问题。为模拟股线的捻度，以此样条曲线为几何中心，用4根圆柱围绕，通过对相邻型值点的空间坐标计算3个相对欧拉角，对圆柱进行相应的旋转变换。测量了真实线圈的形变量，分析出线圈形变量与质点位移量的关系来模拟线圈变形。用Velocity-Verlet数值积分方法求解力学方程，计算各质点位移。借助于Microsoft Visual Studio 2010集成开发工具和OpenGL三维绘图函数库，在计算机上实现了纬编织物的三维建模和变形仿真。

纬编织物； 非均匀有理B样条曲线； 弹簧-质点模型； 旋转矩阵； 线圈变形

线圈的建模和受力很大程度上影响着针织物线圈的形态，2者在仿真方面都是至关重要的。在针织物仿真中，众多学者提出了不同的模型和理论来模拟线圈，其中，Pierce线圈模型是目前线圈仿真中比较有代表性的线圈模型，虽然它假设模型的方法简单，不能很好表现出纬编织物三维的特性[1]。Leaf 模型是对Pierce模型进一步改进，得到了线圈密度与线圈长度之间的关系，能够很好地反应实际织物线圈的密度，但其仍受限于二维模型的本质[2]。……