纤维几何特征的表征及其在成纱条干不匀评价上的应用

发布时间：2017-12-25 03:05

  本文关键词：纤维几何特征的表征及其在成纱条干不匀评价上的应用　出处：《东华大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：作为纺织领域中最经典的课题,不管是构成纱线基础单元的纤维原料的基本性能的表征与测量,还是纺纱过程中各纺纱工艺机械性能的评定和工艺参数的配置与优化,还是纱线成型后性能的分析与预测,一直都受到广泛的关注。本研究首先对构成纱线的纤维性能(长度和细度)作了研究,并借助于在成纱性能的各项评价指标中占主导的成纱条干不匀,对纤维性能在纱条不匀上的作用作了研究,揭示了成纱条干理论不匀产生的机理及纤维性能对成纱均匀度的影响,为原料配置的优化,纺纱工艺的制定,成纱性能的预测,提供了理论基础。本文在对纤维长度及细度的分布进行表征时,得到了纤维长细度分布的连续密度函数,使其能用于定量分析研究。在分析纤维性能在纱条均匀度上的作用时,主要针对性能对成纱条干理论不匀的影响作了研究,不仅基于实际情况中的纤维长细度分布的情况给出了成纱条干理论不匀新公式,还给出了不同纤维性能指标的影响程度的大小。这些内容分别对应文中的第二章至第五章。基于不同纺纱工序下的棉纤维和苎麻纤维长度分布的直方图数据,第二章利用混合分布的密度函数分别进行了拟合。拟合结果表明,混合weibull分布的拟合所得曲线既连续又光滑,同时,混合weibull分布拟合得出的密度函数经积分算得的长度指标与实测值更接近,具有很好的拟合效果。鉴于usterafis单纤维测试仪所测纤维长度根数分布和重量分布直方图的差异,同时分析了棉纤维的重量长度分布密度函数与根数长度分布密度函数之间的关系。研究发现,当纤维满足“粗细相同、形状相同”的均匀性假设,即不考虑纤维之间的线密度差异及单根纤维截面积沿长度方向上的差异时,重量长度分布与根数长度分布之间存在一定的线性关系,在仅知道棉纤维实测根数分布直方图的情况下,不仅可得到根数长度分布的密度函数,也可以获得重量长度分布的密度函数。考虑到生产实践中常用的是离散的纤维长度指标,论文的第三章基于第二章的混合weibull分布模型,通过数理推导的方法,得到了纤维长度指标与分布模型参数之间的关系,进而根据给定的纤维长度指标,利用通用全局求解法求出最优的混合分布参数,从而给出了长度分布的密度函数曲线,实现了离散指标的连续化、函数化。除了纤维的长度,纤维的细度也是影响纺纱加工过程和成纱质量的重要因素。论文第四章主要对棉纤维的细度(线密度)进行了相关研究,研究内容包括细度不同测量方法的比较、细度分布的表征、纤维细度与长度之间的关系。在棉纤维细度的不同测量方法研究中,主要对中段切断称重和利用afis、hvi、favimat这类仪器测量所得结果(平均细度和细度不匀)进行了比较分析,最终发现用afis来进行纤维细度测量时,无论是操作的方便性还是纤维细度指标的准确性都满足测试的需求;接着对afis所得纤维细度分布的直方图数据进行了拟合研究,正态分布和weibull分布的密度函数曲线都能用来表征纤维细度的分布状态,相较而言,正态分布的拟合优度更好;对于纤维细度和长度的相关性而言,根据相关系数的求解进一步证实棉纤维细度和长度之间的独立性得到了进一步证实。长度和细度作为纱条中纤维两个最主要的性能,毫无疑问对成纱条干不匀有着重要影响。由于附加不匀很难进行定量描述,所以从理论上对成纱条干不匀的研究就主要集中在成纱条干理论不匀上,本文主要对纤维性能对理论不匀的影响作了深入研究。论文第五章主要从两方面对纤维长度及细度在成纱条干均匀度评价上的应用进行了研究:(1)基于martindale关于理想纱条的基本假设,在suh的理论模型中加入了有关纱线中纤维细度的情况,对成纱条干理论不匀模型作了改进,推导了新的成纱条干理论不匀公式。该公式全面考虑了纤维长度和纤维细度的影响,弥补了martindale和suh理论的不足。通过与martindale、suh理论计算值以及与实测不匀值的对比,验证了新公式的合理性。(2)基于新的成纱条干理论不匀公式和纤维几何特征分布密度函数,定量地分析了纤维几何特征指标(平均长度ML、长不匀LCV、平均细度Tf、细度不匀CV(T))对理论不匀的影响,并利用回归分析进行了验证,最终得到在纤维指标对同一成纱条干理论不匀公式的影响顺序为:Martindale公式,平均细度Tf细度不匀CV(T);Suh公式,平均细度Tf平均长度ML长不匀LCV;新公式,平均细度Tf细度不匀CV(T)平均长度ML长不匀LCV。综上所述,本文基于混合Weibull分布模型,得到了能全面表征纤维长度和细度分布形态的概率密度函数曲线,并将纤维长度和细度分布作为影响因素加入到成纱条干不匀的研究中,不仅构建了新的成纱条干不匀统计学公式,为基于纤维性能对成纱性能的预测提供了可能,还进一步细化分析了主要性能指标对成纱条干理论不匀率的影响,揭示了纤维性能对成纱条干不匀的影响机理,为优化原料的配置提供了理论依据。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS104.2;TS102

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本文编号：1331073