New Computer Aided Modeling Approach of Woven Fabrics Structures

Abstract

This paper presents a new computer geometric modeling approach for three-dimensional woven fabric structures. Pierce’s geometry of the weave fabric of yarn from an arc abscissa (Peirce’s) model is presented. Then, new algorithms with a filament assembly model for a single yarn composed of many filaments by twisting along the crimp shape in the warp/weft is developed. The concept of a virtual location is used to simulate the fiber distributions in the yarn cross-section. Each cross-section is rotated along the yarn length by a pre-determined amount to allow for the yarn twist. The curve of each filament in each two successive cross-sections is approximated by NURBS and then each curve is created by sweeping a closed curve along the centerline of the yarn path. In this study, The approach described is demonstrated in 3D CAD for of 2 - 3 Layers for woven fabric structure and 2×1, 2×2 and 3×1 twill woven fabrics structures by using the geometric parameters considering their inherent skewness. The simulated woven fabrics using this approach can demonstrate a wider variety and improved visual simulations of real woven fabric and can then be further generalized for different and more complicated fabrics. The method is necessary as an input to many computational models, such as the composite parts.

งานวิจัยนี้เป็นการนำเสนอวิธีการใหม่สำหรับการสร้างแบบจำลองสามมิติของโครงสร้างผ้าทอด้วยคอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบ บนพื้นฐานแบบจำลองเชิงเรขาคณิตของโครงสร้างผ้าทอของ เพียร์ซ ร่วมกับแบบจำลองแนวเส้นด้าย อาร์ค แอบซิสซา (เพียร์ซ) โมเดล เริ่มจากการสร้างเส้นด้ายเดี่ยวที่สมบูรณ์มีเส้นใยหลาย ๆ เส้นบิดตัวกันเป็นเกลียวในเส้นด้ายยืนและด้ายพุ่งที่มีลักษณะโค้งลอดขึ้นลงตามลายทอผ้าชนิดต่าง ๆ ภาพหน้าตัดของเส้นด้ายจะถูกสร้างขึ้นตามทฤษฎี เวอชวล โลเคชั่น เพื่อกำหนดตำแหน่งของเส้นใยที่อยู่บนหน้าตัดของเส้นด้าย ภาพหน้าตัดเส้นใยในเส้นด้ายจะหมุนบิดเป็นเกลียวไปตามความยาวของเส้นด้ายตามค่ามุมเกลียวที่กำหนด แนวเส้นโค้งของเส้นใยถูกสร้างขึ้นจากการคำนวณหาความโค้งและเชื่อมต่อกันระหว่างหน้าตัดของเส้นใยด้วยวิธีการเนิร์ป เส้นใยแต่ละเส้นจะถูกลากกวาดไปในลักษณะปลายปิดไปตามแนวเส้นด้ายเพื่อสร้างเป็นเส้นด้ายแล้วนำมาประกอบกันเป็นผืนผ้าในรูปแบบแค็ดโมเดล ภาพจำลองสามมิติของโครงสร้างผ้าทอที่ถูกสร้างขึ้นจะแสดงรายละเอียดของผ้าได้ชัดเจนสมจริงและยังสามารถสร้างโครงสร้างผ้าทอที่มีความซับซ้อนได้หลากหลายชนิด ในงานวิจัยนี้ ยังได้นำเสนอภาพจำลองสามมิติของโครงสร้างผ้าทอชนิดสองและสามชั้น ผ้าทอลายทแยงชนิด 2×2 2×1 และ 3×1 ในสภาวะของเส้นด้ายยืนและด้ายพุ่งที่มีลักษณะเบ้เอียงไม่ตั้งฉากกัน ด้วยระเบียบวิธีการดังกล่าวเหล่านี้เป็นการเอื้อให้เกิดการพัฒนาต่อยอดสามารถใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์แบบจำลองเชิงกลของผ้าทอในขั้นสูงต่อไปเช่น ผ้าที่ใช้วัสดุคอมโพสิต เป็นต้น