一種預測織物熱防護性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種預測織物熱防護性能的方法，該方法基于紗線的幾何結(jié)構(gòu)和交織路徑建立起織物的三維幾何模型，在此基礎上研究熱在織物內(nèi)的傳遞過程，預測織物熱防護性能。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明方法是基于織物的三維幾何模型研究織物內(nèi)的熱傳遞過程，與以往將織物看作勻質(zhì)平板的預測相比起結(jié)果會更加準確；創(chuàng)造性的提出了織物域與空氣域兩個概念，充分地考慮了織物單元模型中空氣組分對傳熱的影響，使預測結(jié)果更加接近于實際情況。本發(fā)明織物熱防護性能預測方法的推廣將有助于熱防護織物的制備和評估，有利于縮短試驗流程和時間，同時有利于節(jié)能減排。
【專利說明】-種預測織物熱防護性能的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及紡織檢測【技術領域】，具體是一種預測織物熱防護性能的方法。

【背景技術】
[0002] 紡織材料由于具有質(zhì)地柔軟，重量輕、強度高，很容易被加工成需要的形狀和尺寸 等優(yōu)點，在人們的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著重要的作用。熱防護織物是紡織材料中非常重要的 一大類，它既可W保護人體免受高溫環(huán)境的損害，還廣泛用作工業(yè)領域的設施防護。例如： 航天、航空工業(yè)用的隔熱、保溫材料、制動摩擦襯墊；石油化工設備、容器、管道的高溫隔熱、 保溫；汽車發(fā)動機的隔熱罩、重油發(fā)動機排氣管的包裹、高速賽車的復合制動摩擦襯墊、滅 火毯等。因此，熱防護織物具有廣泛的應用前景。
[0003] 不同的使用場所對熱防護織物的性能要求不同，目前常應用試驗的方法來篩選纖 維材料、紗線細度、織物組織結(jié)構(gòu)、孔隙率及厚度等參數(shù)，使織物具有一定的隔熱性能，每個 參數(shù)的確定都需要先在特定的工藝下制樣，再測試織物材料的熱傳遞性能。該方法獲得的 結(jié)果比較真實，但是需要先在特定工藝條件下制備試驗樣品，再對樣品進行性能測試，而 且許多實驗的測試都是W高溫作業(yè)環(huán)境為基礎，不僅試驗流程長，測試周期長，而且成本很 高、污染環(huán)境。
[0004] 為提高隔熱織物的設計與開發(fā)效率，人們嘗試W傳熱理論為基礎，應用數(shù)學模擬 的方法研究織物內(nèi)部熱流的傳遞過程。目前研究織物內(nèi)熱傳遞時，人們常將織物材料簡單 看作勻質(zhì)平板，對求解區(qū)域進行剖分。該可使織物模型得到簡化，有利于應用傳熱理論求解 熱流在纖維材料內(nèi)的分布；但由于該些模型沒有考慮織物的結(jié)構(gòu)特性（織物的纖維特性、 組織結(jié)構(gòu)、厚度、孔隙率等）對模型參數(shù)的影響，所模擬的織物幾何單元與織物的實際=維 立體結(jié)構(gòu)相差很大，勢必影響到模型計算的準確性。目前加州大學潘寧教授研究認為纖維 朝向角及纖維長度均會影響織物的有效熱導率，東華大學研究認為單根纖維，加搶的紗線 和紗線束排列緊密程度都會對織物的傳熱性能有影響。
[0005] 既然織物組織結(jié)構(gòu)對其熱傳遞性能有很大的影響，已經(jīng)得到人們的關注，因此亟 需改進對織物幾何結(jié)構(gòu)單元進行定義和模擬，在此基礎上來研究織物內(nèi)的熱傳遞過程，該 將為熱防護織物的制備和性能評估提供重要的理論基礎。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對相關技術中制備熱防護織物試驗流程長，測試耗能高及污染環(huán)境，目前國內(nèi) 外利用數(shù)值方法研究織物熱傳遞較少，且往往將織物看作勻質(zhì)平板，影響模擬結(jié)果的準確 性等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種預測織物熱防護性能的方法，W解決上述問題中的 至少之一。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設計了一種預測織物熱防護性能的方法，其特征在于該 方法包括W下步驟：
[000引 （1)測試織物的組織結(jié)構(gòu)、織物的紗線幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和纖維的物理性能；其中，測 試織物的組織結(jié)構(gòu)包括；測試織物組織、織物厚度；測試紗線的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)包括；測試紗 線寬、高、間距及截面形狀，單根紗線內(nèi)所含纖維根數(shù)、紗線線密度；測試纖維的物理性能包 括：測試纖維的直徑、密度、纖維表面積；
[0009] (2)根據(jù)步驟（1)中所測試出的織物的紗線幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建紗線模型，并將步 驟（1)中所測得的纖維物理性能參數(shù)賦予給紗線；根據(jù)步驟（1)中所測得的織物的組織結(jié) 構(gòu)，建立紗線的交織路徑函數(shù)，構(gòu)建織物的=維幾何模型，獲得織物域，并根據(jù)步驟（1)中 所得的織物厚度定義織物紗線周圍的空氣域；
[0010] 其中，根據(jù)紗線的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建紗線模型具體為；基于現(xiàn)有紗線的電鏡照片， 根據(jù)紗線的高、寬及橫截面形狀構(gòu)建出單根紗線；再根據(jù)相鄰紗線的間距和紗線的交織路 徑函數(shù)構(gòu)建出織物S維幾何模型，紗線的交織路徑函數(shù)是指按照實測織物中單根紗線上下 屈曲的特點，建立該紗線的路徑函數(shù)；
[0011] (3)將步驟（2)中所得的織物=維幾何模型遞交給大型有限元分析軟件，分別將 織物域和空氣域的熱物理性能參數(shù)賦予給模型，對織物單元模型施加邊界條件和熱載荷， 利用熱傳遞方程和能量守恒方程求解織物中溫度場的分布，從而預測織物熱防護性能；
[0012] 其中，織物域和空氣域的熱物理性能參數(shù)包括；織物和空氣的密度、比熱容和導熱 系數(shù)；對于織物內(nèi)溫度場的分布，根據(jù)熱載荷的不同，利用特定熱傳遞方程和能量守恒方程 確定該織物的溫度分布；上述特定熱傳遞方程包括W下至少之一；傅里葉定律、牛頓冷卻 方程或斯式潘-玻耳茲曼定律。
[0013] 本發(fā)明有益效果在于：本發(fā)明方法基于紗線的幾何結(jié)構(gòu)和交織路徑建立起織物的 =維幾何模型，在此基礎上研究熱在織物內(nèi)的傳遞過程，預測織物熱防護性能。與現(xiàn)有技術 相比，本發(fā)明方法是基于織物的=維幾何模型研究織物內(nèi)的熱傳遞過程，與W往將織物看 作勻質(zhì)平板的預測相比起結(jié)果會更加準確；創(chuàng)造性的提出了織物域與空氣域兩個概念，充 分地考慮了織物單元模型中空氣組分對傳熱的影響，使預測結(jié)果更加接近于實際情況。本 發(fā)明織物熱防護性能預測方法的推廣將有助于熱防護織物的制備和評估，有利于縮短試驗 流程和時間，同時有利于節(jié)能減排。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為織物與模型結(jié)構(gòu)對比圖，其中圖1(a)為電鏡拍攝的玻璃纖維3/1斜紋織物 的照片，圖1(b)為本發(fā)明方法一種實施例所建立的該斜紋織物單元的幾何模型示意圖；
[0015] 圖2為織物與模型結(jié)構(gòu)對比圖，其中圖2 (a)為電鏡拍攝的玻璃纖維3/1斜紋織物 經(jīng)紗的橫截面照片，圖2(b)為該織物經(jīng)紗橫截面的幾何模型；
[0016] 圖3為織物與模型結(jié)構(gòu)對比圖，其中圖3 (a)為電鏡拍攝的玻璃纖維3/1斜紋織物 紳紗的橫截面照片，圖3(b)為該織物紳紗橫截面的幾何模型；
[0017] 圖4為本發(fā)明方法一種實施例的斜紋織物的織物域和空氣域單元幾何模型；
[0018] 圖5為本發(fā)明方法一種實施例的斜紋織物內(nèi)節(jié)點上數(shù)值模擬溫度與實測值對照 圖。

【具體實施方式】
[0019] 本發(fā)明設計的預測織物熱防護性能的方法（簡稱方法，參見圖1-5)，考慮到相關 技術中制備熱防護織物試驗流程長，測試耗能高及污染環(huán)境，目前國內(nèi)外利用數(shù)值方法研 究織物熱傳遞較少，且往往將織物看作勻質(zhì)平板，影響模擬結(jié)果的準確性等問題，創(chuàng)造性地 提出根據(jù)紗線結(jié)構(gòu)參數(shù)和交織路徑函數(shù)建立織物的=維幾何結(jié)構(gòu)單元，并分別定義織物單 元模型中的織物域和空氣域，在此基礎上通過對織物幾何模型施加邊界條件和溫度載荷， 利用有限元方法模擬織物內(nèi)的傳熱過程，為熱防護織物的制備和評估提供理論基礎和技術 支持，縮短熱防護織物制備的流程和時間，并且達到節(jié)能減排的目的。
[0020] 下面將結(jié)合附圖，詳細描述本發(fā)明的實施例。
[0021] 本發(fā)明預測織物熱防護性能的方法，其特征在于該方法包括W下步驟：
[0022] (1)測試織物的組織結(jié)構(gòu)、織物的紗線幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和纖維的物理性能。
[0023] 其中，測試織物的組織結(jié)構(gòu)包括；測試織物組織、織物厚度；測試紗線的幾何結(jié)構(gòu) 參數(shù)包括；測試紗線寬、高、間距及截面形狀，單根紗線內(nèi)所含纖維根數(shù)、紗線線密度；測試 纖維的物理性能包括：測試纖維的直徑、密度、纖維表面積。
[0024] (2)根據(jù)步驟（1)中所測試出的織物的紗線幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建紗線模型，并將步 驟（1)中所得的纖維物理性能參數(shù)賦予紗線；根據(jù)步驟（1)中所得的織物的組織結(jié)構(gòu)，建立 紗線的交織路徑函數(shù)，構(gòu)建織物的=維幾何模型，獲得織物域，即由紗線組成的織物單元。 根據(jù)步驟（1)中所得的織物厚度定義織物紗線周圍的空氣域，即織物單元周邊所存在的空 氣組分。
[0025] 其中，根據(jù)紗線的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建紗線模型包括；基于現(xiàn)有紗線的電鏡照片，根 據(jù)紗線的高、寬及橫截面形狀構(gòu)建出單根紗線；再根據(jù)相鄰紗線的間距和紗線的交織路徑 函數(shù)構(gòu)建出織物的S維幾何模型，紗線的交織路徑函數(shù)是指按照實測織物中單根紗線上下 屈曲的特點，建立該紗線的路徑函數(shù)。
[0026] (4)將步驟（2)中所得的織物的=維幾何模型遞交給大型有限元分析軟件，分別 將織物域和空氣域的熱物理性能參數(shù)賦予給模型，對織物單元模型施加邊界條件和熱載 荷，利用熱傳遞方程和能量守恒方程求解織物中溫度場的分布，從而預測織物熱防護性能。
[0027] 其中，織物域和空氣域的熱物理性能參數(shù)包括；織物和空氣的密度、比熱容和導熱 系數(shù)；對于織物內(nèi)溫度場的分布，根據(jù)熱載荷的不同，利用特定熱傳遞方程和能量守恒方程 確定該織物的溫度分布。上述特定熱傳遞方程包括W下至少之一；傅里葉定律、牛頓冷卻方 程或斯式潘-玻耳茲曼定律。
[002引傳熱的基本方式有熱傳導、對流和福射=種。在熱傳導存在的情況下使用傅里葉 定律來描述傳熱過程；在對流熱存在時使用牛頓冷卻方程描述；在福射熱存在時使用斯式 潘-玻耳茲曼定律方程描述熱傳遞。在多數(shù)實際熱場環(huán)境中，往往同時存在W上兩種或= 種不同的傳熱方式，此時應根據(jù)具體傳熱方式來選擇對應的傳熱方程。
[0029] 實施例1
[0030] 本實施例提供了一種預測玻璃纖維斜紋織物的方法。
[0031] 1.測試待測斜紋織物中纖維、紗線和織物的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)及物理性能。
[0032] 根據(jù)公知的國家標準測試該織物纖維的直徑為9 y m、密度為2. 34X 103kg/m3、表 面積6. 3585 XlO^m2;利用光學電鏡測試獲得經(jīng)紗寬0. 678mm、高0. 402mm、間距0. 717mm及 截面形狀為楠圓形，紳紗寬0. 716mm、高0. 413mm、間距0. 704mm及截面形狀為楠圓形（參見 圖1 (a))，紗線線密度2. 8 X l(T4kg/m，單根紗線內(nèi)所含纖維根數(shù)1. 8 X 103根；根據(jù)紗線的交 織路徑特征確定織物組織為3/1斜紋，測試獲得織物厚度為0. 906mm。
[0033] 2.利用織物建模軟件TexGen(texgen-bundle-64bit-3. 6. 0版本）根據(jù)紗線的幾 何結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建紗線模型，并將所測纖維物理性能參數(shù)賦予紗線；根據(jù)斜紋織物的組織結(jié) 構(gòu)，建立紗線的交織路徑函數(shù)，構(gòu)建斜紋織物的=維幾何模型，獲得織物域；根據(jù)織物厚度 定義織物紗線周圍的空氣域。
[0034] 其中，根據(jù)紗線的寬、高、間距、截面形狀等參數(shù)構(gòu)建紗線=維幾何模型；然后將纖 維的物理性能參數(shù)如直徑、密度、表面積等賦予紗線；根據(jù)斜紋織物=上一下的紗線交織路 徑函數(shù)構(gòu)建斜紋織物S維幾何模型，構(gòu)建出的織物S維幾何模型與織物電鏡照片一致（參 見圖1-3)。如圖1化）所示，圖1化）中紗線的的交織規(guī)律與圖1 (a)織物電鏡照片一致。圖 2和圖3分別是玻璃纖維斜紋織物經(jīng)紗和紳紗橫截面的電鏡照片和幾何模型，可知參照織 物電鏡照片中的紗線形狀可W模擬出紗線的橫截面形狀。
[0035] 3.將織物的S維幾何模型W iges文件格式遞交給大型有限元分析軟件ANSYS 14. 0中的Wor化ench模塊，分別將織物域和空氣域的熱物理性能參數(shù)賦予模型，對織物施 加邊界條件和熱載荷，利用熱傳遞方程和能量守恒方程求解織物中溫度場的分布。
[0036] 其中，分別定義織物域A和空氣域B(參見圖4,其中C為大氣環(huán)境），選取織 物域的熱物理性能參數(shù)包括：導熱系數(shù)0. 1443W/ (m ? K)、密度679. 36kg/m3及比熱容 0. 576J ? (g ? °C rS選取空氣域的熱物理性能參數(shù)包括：導熱系數(shù)0. 023W/(m ? K)、密度 1. 29kg/m3及比熱容 1. 0X 10 3j/化g. °C )。
[0037] 本實施例模擬了玻璃纖維斜紋織物在熱防護性能儀（TP巧測試中織物內(nèi)的傳 熱情況。設置初始溫度和參考溫度均為22°C，對織物單元模型的下表面施加84KW/m 2的 熱流密度載荷；施加強制排風下的空氣對流載荷50W- (m2 - °Cri。利用傅里葉定律 = -早(A^)，式中P為隔熱織物的密度，C為隔熱織物的比熱，k為隔熱織物的 01 CX CX 當量導熱系數(shù)）和牛頓冷卻方程（q = ，式中q為對流熱通量，h為對流換熱系 數(shù)，t，為固體表面，tm為流體的溫度）求解織物內(nèi)的溫度場分布?？疾炝四Ｐ椭行奔y織物 上一點Node 1點處在受熱7s中的升溫情況，并將待測織物置于熱防護性能儀中W相同的 外界條件來測試該織物Nodel'點（Node 1與Nodel'兩點處的織物物理結(jié)構(gòu)相同）處的升 溫情況，比較模型與織物的升溫曲線。溫升曲線模擬結(jié)果見圖5,結(jié)果顯示織物背面的溫度 在前2s緩慢升高，2s后快速升高，在2s時織物背面溫度為36°C，在4s時織物背面溫度為 39. 2°C，在7s時織物背面溫度為48. 2°C。實測試驗中，織物背面的溫升趨勢與模擬結(jié)果相 吻合，在織物上位置Node 1'處遇熱載荷后的前2s，織物背面的溫度緩慢爬升至36.3°C， 然后隨著受熱時間的延長，織物背面溫度快速升高，在4s時織物背面溫度為39. 7°C，在7s 時織物背面溫度為48°C，試驗測試過程中各對應時間點上的溫度與數(shù)值模擬結(jié)果也極為接 近。此外，為驗證空氣域?qū)椢飩鳠徇^程影響的意義，增設對照組實驗，該組實驗的實驗步 驟及待測組織與前同，只是未考慮空氣組分的導熱影響，其所預測的織物溫度與實測溫度 相差較大，在7秒的升溫過程中，預測溫度值與實測溫度值平均相對偏差為6. 5 %，而考慮 了空氣組分對織物傳熱過程影響的實驗組所預測的溫度值與實測溫度值平均相對偏差僅 為1% (經(jīng)計算，Node 1處各時間節(jié)點上溫度模擬值與Node 1'處實測值的平均相對偏差 僅為1% )，證實了該方法能夠很好地反映玻璃纖維斜紋織物的傳熱過程，能夠準確的預測 玻璃纖維斜紋織物的熱防護性能。
[003引 實施例2
[0039] 本實施例提供了一種預測玻璃纖維平紋織物的方法。
[0040] 1.測試平紋織物中纖維、紗線和織物的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)及物理性能。
[0041] 根據(jù)公知的國家標準測試該織物纖維的直徑9 y m、密度2. 34X 103kg/m3、表面積 6. 3585 X l〇-iim2;利用光學電鏡測試獲得經(jīng)紗寬0. 37mm、高0. 29mm、間距0. 44mm及截面形 狀為凸透鏡形，紳紗寬0. 39mm、高0. 27mm、間距0. 52mm及截面形狀為楠圓形（見圖1 (a))， 紗線線密度2. 8X l(T4kg/m，單根紗線內(nèi)所含纖維根數(shù)1. 8X 103根；根據(jù)紗線的交織路徑特 征確定織物組織為平紋，測試織物厚度0. 74mm。
[0042] 2.根據(jù)紗線的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)利用TexGen(texgen-bundle-64bit-3. 6. 0版本） 軟件建紗線模型，并將所測纖維物理性能參數(shù)賦予紗線；根據(jù)平紋織物的組織結(jié)構(gòu)，建立紗 線的交織路徑函數(shù)，構(gòu)建平紋織物的=維幾何模型，獲得織物域；根據(jù)織物厚度定義織物紗 線周圍的空氣域。
[0043] 其中，根據(jù)紗線的寬、高、間距、截面形狀等參數(shù)構(gòu)建紗線=維幾何模型；然后將纖 維的物理性能參數(shù)如直徑、密度、表面積等賦予紗線；根據(jù)平紋織物一上一下的紗線交織路 徑函數(shù)構(gòu)建平紋織物=維幾何模型；根據(jù)平紋織物電鏡照片，可W模擬出紗線的橫截面形 狀。
[0044] 3.將平紋織物模型Wiges文件格式遞交給有限元分析軟件ANSYS 14.0中的 WoriAench模塊，分別將織物域和空氣域的熱物理性能參數(shù)賦予模型，對織物施加邊界條件 和熱載荷，利用熱傳遞方程和能量守恒方程求解平紋織物中溫度場的分布。
[0045] 其中，分別定義織物域和空氣域，織物域和空氣域的熱物理性能參數(shù)包括；選取織 物的熱物理性能參數(shù)包括；導熱系數(shù)1. 1 X 1(T4W ? (mm ? °C r\比熱容3. 528J ? (g ? °C r和 密度319.化g/m3;選取空氣的熱物理性能參數(shù)包括；導熱系數(shù)0. 023W/(m 'K)、密度1. 29kg/ m3及比熱容1. OX 103J/化g. °C );本實施例模擬了玻璃纖維平紋織物在900°C火焰燒蝕下織 物內(nèi)的傳熱情況。初始溫度和參考溫度設為20°C，對織物模型的下表面施加溫度載荷，載荷 施加在節(jié)點上，溫度為90(TC;對織物模型的外表面施加對流載荷，載荷值取8W ? (m2 ? °C r。 利用傅里葉定律（パ：'^ = -^(/(^)，式中P為隔熱織物的密度，C為隔熱織物的比熱，k a I cix ax 為隔熱織物的當量導熱系數(shù)）和牛頓冷卻方程（q = h* ，式中q為對流熱通量，h為 對流換熱系數(shù)，t，為固體表面，t m為流體的溫度）求解織物內(nèi)的溫度場分布，可獲得任何時 間點時織物內(nèi)的溫度分布圖，進一步考察了模型中平紋織物上Node 2和Node 3兩點在受 熱7s中的升溫情況，為了驗證數(shù)值模擬結(jié)果的準確性，利用平紋織物的實測試驗值與模擬 結(jié)果進行對比，Node2和Node 3兩點溫度模擬值在各時間點上的溫升趨勢與實測值非常接 近，經(jīng)計算Node2和Node 3兩點處溫度模擬值與實測值的平均相對偏差為2. 2 %和1. 7 %， 該方法能夠很好地反映玻璃纖維平紋織物的傳熱過程，能夠準確的預測玻璃纖維平紋織物 的熱防護性能。
[0046] 本發(fā)明方法，充分的考慮到了織物組織結(jié)構(gòu)中含有大量空氣的現(xiàn)實情況，將織物 結(jié)構(gòu)劃分為織物域和空氣域，并根據(jù)兩者自身的熱傳導特性進行傳熱過程分析，結(jié)合=維 模擬仿真與有限元分析技術，準確的預測出了玻璃纖維斜紋織物與玻璃纖維平紋織物的熱 防護性能。由于該預測織物熱防護性能的方法充分、全面的采取了織物組分本身特定的物 理性能參數(shù)，采用的紗線交織路徑函數(shù)適用于所有的機織織物，故該方法適用于平紋、斜 紋、鍛紋、雙層等所有由紗線交織而成的機織物，且其模擬的熱傳導環(huán)境跟現(xiàn)實狀況非常接 近，所W該方法的準確度較高，且具備較廣的適用性，具有較好的應用前景。
[0047] 本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術。
【權(quán)利要求】
1. 一種預測織物熱防護性能的方法，其特征在于該方法包括以下步驟： (1) 測試織物的組織結(jié)構(gòu)、織物的紗線幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和纖維的物理性能；其中，測試 織物的組織結(jié)構(gòu)包括：測試織物組織、織物厚度；測試紗線的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：測試紗線 寬、高、間距及截面形狀，單根紗線內(nèi)所含纖維根數(shù)、紗線線密度；測試纖維的物理性能包 括：測試纖維的直徑、密度、纖維表面積； (2) 根據(jù)步驟（1)中所測試出的織物的紗線幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建紗線模型，并將步驟（1) 中所測得的纖維物理性能參數(shù)賦予紗線；根據(jù)步驟（1)中所測得的織物組織結(jié)構(gòu)，建立紗 線的交織路徑函數(shù)，構(gòu)建織物的三維幾何模型，獲得織物域，并根據(jù)步驟（1)中所得的織物 厚度定義織物紗線周圍的空氣域； 其中，根據(jù)紗線的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建紗線模型具體為：基于現(xiàn)有紗線的電鏡照片，根據(jù) 紗線的高、寬及橫截面形狀構(gòu)建出單根紗線；再根據(jù)相鄰紗線的間距和紗線的交織路徑函 數(shù)構(gòu)建出織物三維幾何模型，紗線的交織路徑函數(shù)是指按照實測織物中單根紗線上下屈曲 的特點，建立該紗線的路徑函數(shù)； (3) 將步驟（2)中所得的織物三維幾何模型遞交給大型有限元分析軟件，分別將織物域 和空氣域的熱物理性能參數(shù)賦予給模型，對織物單元模型施加邊界條件和熱載荷，利用熱 傳遞方程和能量守恒方程求解織物中溫度場的分布，從而預測織物熱防護性能； 其中，織物域和空氣域的熱物理性能參數(shù)包括：織物與空氣的密度、織物與空氣的比熱 容和織物與空氣的導熱系數(shù)；對于織物內(nèi)溫度場的分布，根據(jù)熱載荷的不同，利用特定熱傳 遞方程和能量守恒方程確定該織物的溫度分布；上述特定熱傳遞方程為：傅里葉定律、牛 頓冷卻方程或斯忒潘-玻耳茲曼定律。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預測織物熱防護性能的方法，其特征在于：該方法用于平紋、 斜紋、鍛紋、雙層等所有由紗線交織而成的機織物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預測織物熱防護性能的方法，其特征在于：該方法用于玻璃 纖維斜紋織物或玻璃纖維平紋織物。
【文檔編號】G06F17/50GK104504212SQ201510001026
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月4日
【發(fā)明者】鄭振榮, 趙曉明, 韓昌, 張玉雙 申請人:天津工業(yè)大學