纤维集合体力学PDF电子书下载

绪论 1

0.1 纤维集合体概念及范畴 1

0.2 纤维集合体分类 2

0.2.1 纤维 4

0.2.2 长丝纱 5

0.2.3 短纤维纱线 6

0.2.4 变形纱 8

0.2.5 机织物 9

0.2.6 针织物 10

0.2.7 非织造布 11

0.2.8 编织物 12

0.3 纤维集合体力学发展历史沿革 14

0.3.1 机织物几何结构 15

0.3.2 机织物结构力学 17

0.3.3 非织造布 21

1连续介质与纤维集合体 31

1.1 连续介质物质构成 31

1.1.1 基本概念 32

1.1.2 基本假设和发展历史 32

1.2 连续介质及其变形描述 33

1.2.1 应力应变定义 33

1.2.2 物体变形 38

1.3 纤维集合体构成和结构分级 44

1.4 从分子层级模拟纤维 45

1.4.1 构造、结构和性能 45

1.4.2 聚合物形式 46

1.4.3 天然纤维 47

1.4.4 人造纤维 49

1.4.5 无机纤维 50

1.5 纤维结构性能模拟 50

1.5.1 力学响应 50

1.5.2 其他性质 52

1.6 纱线结构性质模拟 52

1.6.1 纱线类型 52

1.6.2 纱线结构 52

1.6.3 纱线力学 54

1.7 织物结构性能模拟 55

1.7.1 机织与针织物结构 55

1.7.2 几何模型 59

1.7.3 力学模型 67

1.8 总结 69

2纤维集合体力学基础 73

2.1 引言 73

2.2 纤维分类 74

2.3 纺织品和纺织复合材料功能 74

2.4 纤维结构建模 76

2.4.1 天然纤维结构建模 77

2.4.2 合成纤维结构 78

2.5 纤维几何结构统计模型 81

2.5.1 纤维长度分布 81

2.5.2 纤维直径分布 83

2.5.3 纤维横截面模型 86

2.5.4 纤维空间形状建模 87

2.5.5 外观轮廓建模 90

2.6 单纤维力学性质建模 91

2.7 纤维黏弹性 97

2.7.1 蠕变和松弛模型 98

2.7.2 无限单元模型 100

2.7.3 非线性模型 101

2.7.4 温度依赖性 103

2.8 纤维摩擦性能 104

2.9 纤维集合体模型 106

2.9.1 线性纤维集合体的不均匀性 107

2.9.2 混纺纤维性能 110

2.9.3 纤维集合体结构的力学性能 112

2.10 结论 116

3纤维摩擦和纤维集合体压缩性质 127

3.1 纤维摩擦性质 127

3.1.1 引言 127

3.1.2 纤维、金属和聚合物的结构和性能差异 128

3.1.3 经典摩擦公式 129

3.1.4 纤维摩擦实验 129

3.1.5 摩擦行为结构模型 130

3.1.6 摩擦常数通用公式和结构 133

3.1.7 摩擦影响因素 134

3.1.8 实验结果研究 135

3.1.9 极端法向力下纺织品摩擦性质 143

3.1.10 羊毛纤维摩擦 144

3.1.11 纤维摩擦性质总结 147

3.2 纤维集合体压缩性质 147

3.2.1 羊毛压缩性概述——van Wyk压缩理论 147

3.2.2 纤维集合体压缩性质模型与数值模拟 153

4纱线拉伸性质 181

4.1 平行长丝纱 181

4.2 加捻长丝纱 186

4.2.1 应力分析方法 187

4.2.2 长丝纱线断裂过程特征 200

4.3 加捻短纤纱 205

4.3.1 短纤维纯纺纱 205

4.3.2 短纤维混纺纱 216

5纱线扭转性质 223

5.1 纤维扭转性质 223

5.1.1 纤维扭转刚度 223

5.1.2 扭转实验方法 227

5.1.3 纤维扭转破坏 228

5.2 长丝纱扭转性质 229

5.2.1 纤维弯曲对纱线扭转的影响 229

5.2.2 纤维扭转对纱线扭矩的影响 234

5.2.3 纤维拉伸对纱线扭矩的影响 238

5.3 短纤纱的扭转性质 240

6机织物结构力学模型 243

6.1 机织物结构力学模型意义与目标 243

6.2 机织物力学性质 243

6.2.1 多尺度研究 243

6.2.2 纤维性能 245

6.3 机织物多尺度力学建模 246

6.3.1 几何模型 246

6.3.2 连续介质力学模型 246

6.3.3 离散法 247

6.3.4 半离散单元 247

6.4 机织物单胞和几何模型 249

6.5 机织物力学实验 250

6.5.1 双轴向拉伸测试 250

6.5.2 面内剪切测试 251

6.5.3 弯曲测试 252

6.5.4 横向压缩 253

6.6 机织物单胞变形细观尺度三维模型 254

6.6.1 本构模型 254

6.6.2 周期性对称边界条件 256

6.6.3 双轴向拉伸 258

6.6.4 面内剪切 258

6.6.5 横向压缩 259

6.6.6 渗透率计算 260

6.7 图像分析：全域数字图像相关法和X射线断层扫描 260

6.7.1 全域数字图像相关法 260

6.7.2 X射线断层扫描 260

6.8 结论和展望 262

7针织物建模与可视化 269

7.1 针织物结构建模目的 269

7.2 针织结构种类 269

7.3 结构尺度 271

7.4 中观尺度针织物结构单元 273

7.4.1 线圈 273

7.4.2 添纱组织 273

7.4.3 握持组织 274

7.4.4 浮线组织 274

7.4.5 集圈或压圈 275

7.4.6 移圈组织 275

7.4.7 衬纬组织 276

7.4.8 衬垫组织 276

7.4.9 其他改性结构单元 276

7.5 建模步骤 276

7.6 模型建立 277

7.6.1 输入数据 277

7.6.2 拓扑生成 278

7.6.3 纱线路径表示法 283

7.6.4 力学模型 284

7.6.5 纱线接触 288

7.6.6 纱线截面形态和纱线路径 288

7.6.7 纱线不匀 288

7.7 后处理 289

7.7.1 纱体绘制 289

7.7.2 可视化 289

7.8 其他类型模型 290

7.9 面料模拟应用领域及发展趋势 290

7.10 结论 290

8编织与其他纺织复合材料结构与力学性能 295

8.1 纺织结构复合材料 295

8.2 二维织物 295

8.2.1 直接成型织物 296

8.2.2 机织物 296

8.2.3 纬编针织物 297

8.2.4 经编针织物 298

8.2.5 编织物 300

8.2.6 混杂织物 301

8.3 三维织物 301

8.3.1 三维机织物 301

8.3.2 三维编织织物 302

8.3.3 正交铺纱织物 303

8.4 刚度／柔度矩阵均匀化计算 303

8.4.1 基体修正法 304

8.4.2 弯曲纤维模型 305

8.4.3 平均刚度法 306

8.4.4 平均柔度法 308

8.4.5 刚度-柔度混合法 308

8.5 桥联模型 309

8.6 数值模型比较 311

8.6.1 与三维正交类复合材料实验数据对比 311

8.6.2 与二维机织物实验数据对比 312

8.7 数值模型在有限元分析中的应用 315

8.7.1 传统有限元分析 315

8.7.2 混杂有限元分析 316

8.8 非单胞方法 317

9非织造材料结构力学与过滤性质 326

9.1 引言 326

9.2 非织造布结构模型 328

9.3 非织造布中孔径与孔径分布模拟 330

9.3.1 孔径模型 330

9.3.2 孔径分布模型 331

9.4 拉伸强度 332

9.4.1 拉伸强度各向同性模型 332

9.4.2 小应变下力法模型 334

9.4.3 能量分析方法 334

9.5 非织造布弯曲刚度 335

9.6 非织造布比渗透率模型 336

9.6.1 比渗透率理论模型 336

9.6.2 三维各向异性非织造布的方向渗透率 339

9.6.3 非织造布定向毛细压力和流体芯吸 341

9.7 热阻和导热系数 343

9.8 声阻 345

9.8.1 理论模型 345

9.8.2 经验模型 348

9.9 非织造布颗粒过滤性能 349

9.9.1 过滤性能评价 350

9.9.2 过滤机制 351

9.9.3 干燥空气过滤过滤效率 351

9.9.4 压力降 354

9.10 展望和进一步阅读材料 354

10织物性能表征与测试 361

10.1 引言 361

10.2 机织物拉伸测试 362

10.3 织物刚度（弯曲）测试 364

10.4 织物剪切测试概念 366

10.5 织物撕裂强力 368

10.6 织物剪切测试方法 370

10.6.1 舌形法（单缝法） 370

10.6.2 梯形法（翼形撕裂法） 372

10.6.3 落摆试验（Elmendorf装置） 373

10.7 Kawabata评价系统KES 375

10.7.1 拉伸性质 375

10.7.2 剪切性能 375

10.7.3 弯曲性能 376

10.7.4 压缩性能 377

10.7.5 表面性能 377

10.8 FAST测试系统 378

10.9 织物压缩性能 378

10.10 织物的变形机理总结 379

10.11 作为复合材料结构增强体的纤维集合体 379

10.11.1 增强聚合物复合材料的疲劳 380

10.11.2 刚性聚合物基复合材料和弹性基复合材料 381

10.11.3 预测试验的基本知识 381

10.12 层合板的基本力学：在测试中的应用 382

10.12.1 在测试中的应用 384

10.12.2 几何参数的重要性 386

10.13 三维纤维集合体结构复合材料 388

10.14 更多信息 389

10.14.1 本章提到的ASTM测试方法列表 389

10.14.2 补充阅读材料 390

11机织物和柔性复合材料撕裂与顶破 393

11.1 撕裂 393

11.1.1 撕裂性能研究概述 393

11.1.2 柔性复合材料梯形撕裂分析计算模型 396

11.1.3 机织物和柔性复合材料梯形撕裂有限元计算模型实例 404

11.2 顶破 425

11.2.1 顶破性能研究概述 425

11.2.2 柔性复合材料顶破分析计算模型实例 427

11.2.3 机织物和柔性复合材料顶破过程有限元计算实例 433

12复杂应力状态 454

12.1 纤维集合体弯曲性质 454

12.1.1 纤维弯曲 454

12.1.2 纱线弯曲 460

12.1.3 织物弯曲 465

12.2 织物悬垂性质 470

12.2.1 悬垂性测试方法 470

12.2.2 织物悬垂变形分析 471

13三维纤维集合体 474

13.1 三维纤维集合体基本概念 474

13.2 二维预成型体（二维织物 475

13.2.1 二维机织物 475

13.2.2 二维针织物 476

13.2.3 二维非织造布 476

13.2.4 二维编织物 477

13.3 二维纺织预成型体局限性 478

13.4 三维预成型体（三维织物） 478

13.4.1 三维纤维集合体定义 478

13.4.2 三维织物和二维织物对比 479

13.4.3 三维机织物 479

13.4.4 三维针织物 484

13.4.5 三维编织物 485

13.4.6 三维缝合织物 487

13.4.7 三维非织造布 488

13.5 结论 491

14纺织品悬垂性与服装三维建模、模拟以及可视化技术 494

14.1 引言 494

14.2 三维纺织模型回顾 495

14.2.1 几何模型 495

14.2.2 有限元模型 495

14.2.3 粒子系统 496

14.3 织物力学的自动测量 496

14.4 悬垂性测量与评价 499

14.5 三维质量-弹簧模型的关键原则 501

14.5.1 质量-弹簧系统的一般描述 501

14.5.2 触碰检测和反应 504

14.6 织物模拟：优点、缺点与改进建议 505

14.7 实验结果和讨论 507

14.8 应用与实例 510

14.8.1 合成人体的建模和可视化 511

14.8.2 虚拟穿着实验 514

14.9 结论与展望 514

15非经典方法 519

15.1 数理统计方法 519

15.1.1 数理统计方法简介 519

15.1.2 数理统计方法在纺织中的具体应用 520

15.2 灰色理论方法 521

15.2.1 灰色系统 521

15.2.2 灰色关联分析 522

15.2.3 灰色理论在纺织中的应用实例 523

15.3 人工神经网络方法 524

15.3.1 人工神经网络纺织应用综述 525

15.3.2 人工神经网络原理 534

15.3.3 人工神经网络在纺织中的应用实例：预测织物拉伸性能 539

后记 552