纺织品的悬垂性模拟分析

于凤娟

（河南省纺织产品质量监督检验院，河南 郑州 450042）

织物悬垂性是指纺织物在悬垂状态下，形状受到刚柔程度和质量的影响，呈现出下垂特征。这种特征能完全反映出织物悬垂形态与悬垂程度是增强织物视觉美感的重要环节。织物的悬垂性能可有效提升服装整体造型的流畅度以及均匀细腻程度，能够在一定程度上刺激人的视觉神经，使人们出现心理反应与生理反应，影响人们对服装外观的印象。除此之外，织物悬垂性会对服装性能造成一定影响，一般运用悬垂性能较好的织物制成的服装，具有较强的飘逸感与柔软感，与其他服装相比更贴身，能将穿着者的身形完美地勾勒出来，如丝绸织物等；而运用悬垂性能较差的织物制成的服装，会给人一种立体感和较强的造型空间感，如羊毛织物。由此可见，织物悬垂性能可以很好地展现出纺织服装的视觉美感，对新型面料的开发具有重要影响。

1 纺织物悬垂性能评价指标及评价方法研究

1.1 评价指标

纺织物悬垂性能评价指标一般与悬垂形态、悬垂程度两个方面有关。纺织物悬垂程度是指纺织物悬垂稳定后的曲面下垂系数，而这个下垂程度与纺织物刚柔性有非常密切的联系。早在1950年，部分科学家就联合提出了悬垂系统，随着社会经济的不断发展，悬垂系统定位得到较大创新。我国科学家从纺织物悬垂形态和悬垂程度两个方面进行研究，确定了悬垂系统是测试纺织物悬垂程度的重要途径。与此同时，国内其他专业人员认为平面悬垂系统、侧面悬垂系统等同样能反映悬垂程度。纺织物悬垂形态是指纺织物在自重环境下所形成的曲面造型，可给人视觉上的美感，因此，纺织物悬垂形态与悬垂美感具有一定关系，同时会受到织物刚柔性、透气性、个人主观因素等影响。

1.2 评价方法

纺织物悬垂性能评价方法有3种，如主客观相关评价法、纯主观评价法、纯客观评价法。主客观相关评价法是目前最科学的纺织物悬垂性能评价方式，而织物的垂悬性能作为织物的一种视觉风格，涉及复杂的心理、生理特征。纯主观评价法具有操作和运行简单的优点，但无法有效排除个人主观因素和定量描述，导致评价结果准确性不足，这种方式目前已不单独使用。纯客观评价法是以客观评价标准为切入点，通过悬垂仪器来测试纺织物客观悬垂性能。这种方法注重如何构建精确的客观评价标准，但由于纺织物悬垂性能具有一定的特殊性，很难构建健全的合格标准。

2 经纬异性织物悬垂模拟实验

2.1 实验部分

2.1.1 实验目的及实验原理

现阶段，我国技术研究领域对三维仿真的研究仍然如火如荼地进行。研究人员发现，使用三维图形技术可提高应用效果，同时由于三维服装计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）系统具有操作简单、界面直观等特点，受到服装领域的广泛关注，已经在服装领域各个方面普及。但由于CAD系统中的虚拟织物种类比较单一，并未对某些织物进行深入分析，导致三维服装CAD系统模拟的虚拟织物悬垂形态较少，无法具体到某一织物，同时对真实织物而言，很可能是经纬纱线过粗或者过细导致的。除此之外，三维服装CAD系统能有效模拟织物经纬异性的属性参数以及指标，如由于交织阻力、纱线密度等无法有效对应，无法通过科学的方式模拟经纬异性织物。本次实验的最终目的是通过织物模拟悬垂实验来进一步研究三维服装CAD系统中虚拟织物经纬异性影响因素以及经纬异性虚拟织物属性参数与悬垂指标之间的联系，采用主因子分析法、多元线性逐步回归分析法来构建线性回归模型，同时找到真实织物悬垂指标与虚拟织物属性数据之间的桥梁，进而科学地开展织物悬垂性仿真模拟实验，使整个实验更加全面、真实、准确，让三维服装CAD技术能够普及到各个服装厂。

2.1.2 实验环境与实验参数选择

随着三维服装CAD技术的不断优化，三维虚拟试衣技术逐渐普及于各个行业，目前，全球范围内名气较大的三维虚拟试衣系统有日本的AGMS3D、美国的V-Stitcher等。本实验主要利用三维服装CAD技术，CLO 3D作为三维服装CAD技术中的重要元素，能让三维服装结构板片与三维服装立体模型之间实现自由转化，将传统平面化结构设计转化为立体设计，发挥模拟试衣的作用。CLO 3D系统能调整面料中的物理属性，如压力、弯曲强度、密度、纬向强度等。通过调整属性中的数据参数，CLD 3D能呈现不同面料的外观效果。面料物理属性是提高服装悬垂性的重要因素，在实验之前，必须选择虚拟织物属性参数，同时在CLD 3D系统中设置多个预设值，方便使用者提前设置物理属性，完善面料外观。根据不同的使用方式，可将预设值分为4种类型[1]。

2.2 实验内容

2.2.1 建立虚拟悬垂仪模型

模拟织物悬垂实验要以三维CAD系统为基础，构建一个健全的虚拟悬垂仪模型，同时严格按照真实的垂直仪原理与结构，以3D建模软件为载体，建立专业的虚拟悬垂仪模型[2]。虚拟悬垂仪模型主要由虚拟织物、支撑圆台、支持盘3个部分组成。支撑圆台彻底替代了真实悬垂仪中的下夹持盘，而虚拟织物将存在于支撑圆台与夹持盘之间进行自由悬垂。按照我国织物悬垂性指标，将夹持盘的直径设置为10 cm，虚拟织物直径设置为25 cm，再将CLO 3D导入虚拟悬垂实验，构建虚拟悬垂仪模型[3]。

2.2.2 虚拟悬垂实验

将CLO 3D导入虚拟悬垂仪，按照上述数据调整虚拟织物的属性与参数，再开展悬垂模拟实验。由于受到计算机运行速度的影响，虚拟织物悬垂形态要想完全稳定下来，要耗费5~6 s，再利用虚拟织物悬垂性能测试软件测试各项悬垂指标，最终得到多组悬垂实验数据[4]。

2.3 实验结果数据分析与讨论

2.3.1 虚拟织物属性参数与悬垂指标的相关研究

本实验通过合理利用两个变量间的相关性分析，将多组垂直实验数据纳入数据分析系统。通过分析两个变量之间的关系，发现属性参数对虚拟织物指标有不同影响。如对方向不对称度、悬垂系统两个悬垂指标而言，影响悬垂系数参数的分别是弯曲刚度、曲率、径向弯曲等，而平均波峰夹角、平均波谷夹角等数据，能准确地反映出虚拟织物属性参数中经纱弹力与纬纱弹力之间的关系，进而发现弯曲刚度和径向弯曲的差值关联。由此可见，在CLO 3D环境下，径向弯曲与纬向弯曲差值会对虚拟织物悬垂数据造成严重影响，即纬向与径向弯曲值越大，波谷夹角与峰高不均率越高[5]。

2.3.2 虚拟织物属性参数与悬垂指标的回归分析

回归分析通常应用于社会科学、自然科学等领域，变量与变量间的关系可细化为非确定与确定两种不同的关系。变量属于非确定关系的一种，而回归分析是指确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。由于因变量与自变量的数值都未知，要采用多元线性回归法构成多元线性回归方程。这种方程式是根据多个自变量构建，以预测因变量的回归分析。在正常情况下，多元回归分析模型为y=b0＋b1x1＋b2x2＋…＋bnxn，可利用自变量中的x数值计算变量值。偏回归系数则是在自变量保持不变的情况下，某一自变量发生变化而引起的变化率。为了优化线性回归方程式，以SPSS软件系统中的投影面积、平均波谷夹角、波纹数等数据作为因变量，并以悬垂指标有关的属性数据作为自变量，同时实施线性回归分析。在数据分析系统中，共有5种不同的回归分析法，分别是消去法、镶嵌选择法、强行进入法、向后剔除法、逐步回归法。由于本实验选择的自变量对回归方程有较大作用，可选择逐步回归法来分析线性回归。首先选择设定值，将其引入模型；其次将模型中的最小值剔除，经过多次计算，直到回归方程中的自变量符合相关规定，才能进行后续步骤[6]。

2.3.3 虚拟织物属性参数与悬垂指标的主因子分析

在不同领域的科学研究中，往往要对多个变量进行研究与观察，收集丰富的实验数据，再从中找到规律。多变量参数虽然能为科学研究提供丰富的资源，但同样会提高数据采集的工作量，并且变量之间很容易产生相关性，导致问题分析难度直线上升，给分析过程造成很多阻碍。如果对这些数据进行独立分析，那么这些数据并不具有代表性。一旦盲目减少指标，很可能会损失很多信息数据，而因子分析是将多种实测变量转变为几个不相关的综合指标，能够降低观测系统的难度。因此，综合指标内存在各种不同类型的信息，指标间并没有密切联系，这些综合指标被称为主因子[7]。

3 结语

随着我国社会经济的不断发展，纺织行业的发展空间逐渐扩大，要求也逐渐提高。本研究针对经纬异性织物在CLO 3D系统中的悬垂模拟实验进行研究，发现了弯曲强度、纬向弯曲、密度之间的联系，得到了虚拟织物的属性参数与其对应悬垂指标的相关性结果，虚拟织物属性参数纬向弯曲和径向弯曲与其悬垂形态的相关性和影响性较大，其他属性参数会得出各种悬垂指标，为提高织物性能奠定坚实的基础。