基于斜纹基本组织的回纹分形组织设计方法

熊丽丽, 张 聿

(浙江理工大学 服装学院, 杭州 310018)

研究与技术

基于斜纹基本组织的回纹分形组织设计方法

熊丽丽, 张 聿

(浙江理工大学 服装学院, 杭州 310018)

以斜纹为基本组织，提出一种基于IFS的分形组织设计方法。该方法运用VC++编程，通过组织矩阵的迭代运算，快速生成此类基本组织的分形组织图，并以具有某种特殊对应关系的斜纹组织为填充组织，最终设计形成一类肌理效果独特的分形织物组织图，其纹理呈明显的回纹外观，且规律性明显。在此基础上，分析、讨论此类回纹分形组织的设计特点及其影响因素，并借助电子提花机进行织造实验，结果表明此类回纹分形组织设计方法是切实可行的。

斜纹; 基本组织; 回纹分形组织; 组织设计

分形组织是近年来提出的一种新型组织，其基于分形理论为组织设计提供了新的设计方法与思路。文献[1]首先基于L系统提出了织物分形组织设计的基本原理与方法；文献[2-3]对运用L 系统绘制分形组织的具体方法与途径作了进一步的研究。在此基础上，文献[4-6]针对L系统在绘制分形组织时存在的问题与不足，提出基于IFS理论的分形组织设计方法，使分形组织的设计得到进一步的完善。本文则是以斜纹及斜纹变化组织为研究对象，运用VC++编程进行迭代，设计生成具有独特结构和视觉效果的一类分形织物组织，其目的在于有效地拓宽分形组织的设计空间，探寻织物组织设计的新思路。

1 以斜纹为基本组织的回纹分形组织设计原理

分形组织是基于IFS理论和Kronecker叉积运算的数学原理设计而成的。依据Kronecker叉积思想，分形组织可运用VC++编程语言运算符重载的方法生成[6-9]。在此基础上，本文的研究以斜纹为基本组织，首先生成斜纹的分形组织，然后以具有特殊对应关系的一类斜纹进行填充，从而获得一类具有回纹视觉效果的分形组织，即回纹分形组织。

2 回纹分形组织图的设计方法

回纹分形组织图的设计主要考虑基本组织和填充组织的配合方法。经过大量的填充实验得知，当选择斜纹或斜纹变化组织为基本组织，再配合与之有特殊对应关系的填充组织，即可得到一类有着不同回纹肌理效果的分形组织图。

2.1 基本组织不变，填充组织变化

以图1(a)的9×9斜纹为例，当图中的基本组织不变，分形级数n=2时(由于分形组织的组织循环数为基础组织循环数的n次方关系，所以当n>2时，组织循环数过大，一般超过了常规使用的范围，因此本文主要考虑n=2的情况)，选择不同的填充组织(分别见图1(c1)(d1)(e1)(f1)(g1))与之配合，可获得不同的回纹分形织物组织(分别见(c2)(d2)(e2)(f2)(g2))。

2.2 基本组织变化，填充组织不变

当以斜纹或斜纹变化组织为填充组织且固定不变时，如果选择不同的斜纹作为基本组织，同样可以生成具有各种不同纹理效果的回纹分形组织。图2是选择相同的填充组织(m)和不同的基本组织(h1)(i1)(j1)(k1)(l1)进行配合比较。先将几种不同的基本组织生成二级分形组织，然后再配合相同的填充组织(m)，会生成具有不同构图结构的回纹分形组织图。通过与图1中回纹分形组织生成方法比较发现，图2选取的基本组织分布富有变化，生成的回纹分形组织图纹理中除了出现循环往复的回纹外，还出现了不封闭结构的四边形、圆角四边形、圆形等嵌套结构，这些嵌套结构丰富了回纹分形组织的肌理。

3 织造实验

选取图1中的回纹分形组织图(c2)(d2)，借助纹织CAD进行意匠处理，将其作为素织物组织进行织造实验。考虑到组织循环81×81无法被提花机的纹针数整除，因其组织点对称，所以，在组织的任意两条相邻边界删除一经一纬的组织点，使其经纬循环数等于80×80。织造实验的工艺参数如表1所示。用纹织CAD软件将所选图形进行分色处理后，织造实验在电子提花机上进行，所得织物样品照片见图3。

图1 回纹分形组织生成方法一Fig.1 The first way to create fret fractal weave

图2 回纹分形组织生成方法二Fig.2 The second way to create fret fractal weave表1 织物参数Tab.1 Parameters of fabrics

项目数据原料经111.1dtex×1(1/100D)涤纶网络丝纬111.1dtex×1(1/100D)涤纶低弹丝密度经640根/10cm纬320根/10cm组织循环80×80

图3 回纹分形织物样品照片Fig.3 Sample images of fret fractal weave fabrics

4 结果与分析

从织物的成型效果看，织物纹理效果的形成受到设计、原料及加工工艺等因素的影响，但是，从组织设计的角度看，织物的回纹效果主要受以下几个设计因素的影响。

1)基本组织的循环数变化。选择5枚、7枚、8枚、10枚的斜纹组织为基本组织生成分形组织时，在分形级数确定的情况下，选择与之有特殊对应关系的斜纹进行填充，同样可以生成回纹分形组织，其生成的回纹分形组织如图4(a)(b)(c)(d)所示。通过多次计算机实验发现，选择基本组织的组织循环数越来越小时，生成的回纹效果就越来越稀疏；基本组织的组织循环数越来越大时，经组织点的分布将变得很稠密，回纹效果会逐渐模糊，其设计及织造难度也随之增加。同时，分形级数越大，回纹纹路会随之减少，结构复杂程度也随之增加。因此当选择9枚左右的斜纹组织为基本组织，分形级数为2时，设计回纹分形组织的回纹效果最为明显。

2)基本组织的组织结构变化。基本组织的组织结构变化决定着分形组织空间结构的变化。不同的基本组织将产生完全不同的分形组织结构，同时决定着回纹分形组织的斜向。从图2可见，基本组织的变化直接影响生成的回纹分形组织的纹理效果。

3)填充组织的变化。填充组织影响着基本组织确定框架下的细节变化，由于基本组织在生成分形组织时，会产生大量的“空白区域”，这些空白区域均由填充组织来填充，所以，填充组织的变化使生成的回纹分形组织各具特色。从图1可见，在回纹分形组织设计的过程中，选择填充组织需注意经浮点之间的间隔要疏密有致，均匀合理，此外填充组织所选择的斜纹组织应与基本组织的斜向相反，并且要做到填充组织结构与分形组织结构完美衔接，这样才会在组织图上产生比较匀称、优美的回纹结构，并通过织造在面料实物上产生明显的回形纹理。

图4 不同组织循环数的回纹分形组织图Fig.4 Fret fractal weave diagram with different cycle number of weaves

5 结 语

将分形理论应用于面料的组织设计中，研究基本组织与填充组织的配合方法，设计回纹分形组织，并与传统组织设计方法予以比较，然后将回纹分形组织以素织物组织的形式得以表达，用以开发新型面料。

1)基于IFS理论和Kronecker叉积运算的数学原理，通过计算机可视化的方法，选择斜纹为基本组织，利用与之有特殊对应关系的填充组织的合理配合，可设计出具有独特视觉效果和风格的回纹分形组织。通过织物成形实验证明，回纹分形组织的设计方法是切实可行的。

2)回纹分形织物的肌理效果与组织的特点、纱线的选择及后处理工艺有着密切的关系，而其中的组织纹理对织物的外观有着直接的影响，所以，把握好各种组织设计影响因素对于控制回纹分形组织的纹理效果具有现实意义。

3)本文根据基本组织和填充组织的几种配合形式讨论回纹分形组织设计方法，进一步拓展了组织设计空间，从而为织物组织设计提供了新的可借鉴的思路。

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Design Method of Fret Fractal Weave Based on Twill Weave

XIONG Lili, ZHANG Yu

(School of Fashion Design and Engineering, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

With twill as the basic weave, this paper puts forward IFS-based fractal weave design method. The method applies VC++ programming. Through the iterative operation of weave matrix, fractal weave diagram of the basic weave quickly generates. Twill weave which has a certain corresponding relationship with the basic weave serves as the filling weave. Finally, we get a kind of fractal weave diagrams with unique texture effects. The texture presents obviously fret appearance, and the regularity is obvious. On this basis, we analyze and discuss design characteristics of the fret fractal weave and its influencing factors. Through weaving experiment in electronic jacquard machine, the experiment proves that such design method is practical and feasible.

twill; basic weave; fret fractal weave; weave design

doi.org/10.3969/j.issn.1001-7003.2015.01.006

2014-06-18;

2014-09-29

浙江省重点科技创新团队项目(2011R50004)

熊丽丽(1985-)，女，硕士研究生，研究方向为纺织工程。通信作者：张聿，教授， hzzy11111@163.com。

TS105.1

A

1001-7003(2015)01-0031-04 引用页码: 011105