纖維幾何特征的表征及其在成紗條干不勻評(píng)價(jià)上的應(yīng)用.pdf

1、作為紡織領(lǐng)域中最經(jīng)典的課題，不管是構(gòu)成紗線基礎(chǔ)單元的纖維原料的基本性能的表征與測(cè)量，還是紡紗過程中各紡紗工藝機(jī)械性能的評(píng)定和工藝參數(shù)的配置與優(yōu)化，還是紗線成型后性能的分析與預(yù)測(cè)，一直都受到廣泛的關(guān)注。本研究首先對(duì)構(gòu)成紗線的纖維性能（長(zhǎng)度和細(xì)度）作了研究，并借助于在成紗性能的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)中占主導(dǎo)的成紗條干不勻，對(duì)纖維性能在紗條不勻上的作用作了研究，揭示了成紗條干理論不勻產(chǎn)生的機(jī)理及纖維性能對(duì)成紗均勻度的影響，為原料配置的優(yōu)化，紡紗工藝的制

2、定，成紗性能的預(yù)測(cè)，提供了理論基礎(chǔ)。
　　本文在對(duì)纖維長(zhǎng)度及細(xì)度的分布進(jìn)行表征時(shí)，得到了纖維長(zhǎng)細(xì)度分布的連續(xù)密度函數(shù)，使其能用于定量分析研究。在分析纖維性能在紗條均勻度上的作用時(shí)，主要針對(duì)性能對(duì)成紗條干理論不勻的影響作了研究，不僅基于實(shí)際情況中的纖維長(zhǎng)細(xì)度分布的情況給出了成紗條干理論不勻新公式，還給出了不同纖維性能指標(biāo)的影響程度的大小。這些內(nèi)容分別對(duì)應(yīng)文中的第二章至第五章。
　　基于不同紡紗工序下的棉纖維和苧麻纖維長(zhǎng)度分布的

3、直方圖數(shù)據(jù)，第二章利用混合分布的密度函數(shù)分別進(jìn)行了擬合。擬合結(jié)果表明，混合Weibull分布的擬合所得曲線既連續(xù)又光滑，同時(shí)，混合Weibull分布擬合得出的密度函數(shù)經(jīng)積分算得的長(zhǎng)度指標(biāo)與實(shí)測(cè)值更接近，具有很好的擬合效果。鑒于USTER AFIS單纖維測(cè)試儀所測(cè)纖維長(zhǎng)度根數(shù)分布和重量分布直方圖的差異，同時(shí)分析了棉纖維的重量長(zhǎng)度分布密度函數(shù)與根數(shù)長(zhǎng)度分布密度函數(shù)之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)纖維滿足“粗細(xì)相同、形狀相同”的均勻性假設(shè)，即不考慮纖

4、維之間的線密度差異及單根纖維截面積沿長(zhǎng)度方向上的差異時(shí)，重量長(zhǎng)度分布與根數(shù)長(zhǎng)度分布之間存在一定的線性關(guān)系，在僅知道棉纖維實(shí)測(cè)根數(shù)分布直方圖的情況下，不僅可得到根數(shù)長(zhǎng)度分布的密度函數(shù)，也可以獲得重量長(zhǎng)度分布的密度函數(shù)。
　　考慮到生產(chǎn)實(shí)踐中常用的是離散的纖維長(zhǎng)度指標(biāo)，論文的第三章基于第二章的混合Weibull分布模型，通過數(shù)理推導(dǎo)的方法，得到了纖維長(zhǎng)度指標(biāo)與分布模型參數(shù)之間的關(guān)系，進(jìn)而根據(jù)給定的纖維長(zhǎng)度指標(biāo)，利用通用全局求解法求出最

5、優(yōu)的混合分布參數(shù)，從而給出了長(zhǎng)度分布的密度函數(shù)曲線，實(shí)現(xiàn)了離散指標(biāo)的連續(xù)化、函數(shù)化。
　　除了纖維的長(zhǎng)度，纖維的細(xì)度也是影響紡紗加工過程和成紗質(zhì)量的重要因素。論文第四章主要對(duì)棉纖維的細(xì)度（線密度）進(jìn)行了相關(guān)研究，研究?jī)?nèi)容包括細(xì)度不同測(cè)量方法的比較、細(xì)度分布的表征、纖維細(xì)度與長(zhǎng)度之間的關(guān)系。在棉纖維細(xì)度的不同測(cè)量方法研究中，主要對(duì)中段切斷稱重和利用AFIS、HVI、FAVIMAT這類儀器測(cè)量所得結(jié)果（平均細(xì)度和細(xì)度不勻）進(jìn)行了比較分

6、析，最終發(fā)現(xiàn)用AFIS來(lái)進(jìn)行纖維細(xì)度測(cè)量時(shí)，無(wú)論是操作的方便性還是纖維細(xì)度指標(biāo)的準(zhǔn)確性都滿足測(cè)試的需求；接著對(duì)AFIS所得纖維細(xì)度分布的直方圖數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合研究，正態(tài)分布和Weibull分布的密度函數(shù)曲線都能用來(lái)表征纖維細(xì)度的分布狀態(tài)，相較而言，正態(tài)分布的擬合優(yōu)度更好；對(duì)于纖維細(xì)度和長(zhǎng)度的相關(guān)性而言，根據(jù)相關(guān)系數(shù)的求解進(jìn)一步證實(shí)棉纖維細(xì)度和長(zhǎng)度之間的獨(dú)立性得到了進(jìn)一步證實(shí)。
　　長(zhǎng)度和細(xì)度作為紗條中纖維兩個(gè)最主要的性能，毫無(wú)疑問對(duì)

7、成紗條干不勻有著重要影響。由于附加不勻很難進(jìn)行定量描述，所以從理論上對(duì)成紗條干不勻的研究就主要集中在成紗條干理論不勻上，本文主要對(duì)纖維性能對(duì)理論不勻的影響作了深入研究。論文第五章主要從兩方面對(duì)纖維長(zhǎng)度及細(xì)度在成紗條干均勻度評(píng)價(jià)上的應(yīng)用進(jìn)行了研究：（1）基于Martindale關(guān)于理想紗條的基本假設(shè)，在Suh的理論模型中加入了有關(guān)紗線中纖維細(xì)度的情況，對(duì)成紗條干理論不勻模型作了改進(jìn)，推導(dǎo)了新的成紗條干理論不勻公式。該公式全面考慮了纖維長(zhǎng)度

8、和纖維細(xì)度的影響，彌補(bǔ)了Martindale和Suh理論的不足。通過與 Martindale、Suh理論計(jì)算值以及與實(shí)測(cè)不勻值的對(duì)比，驗(yàn)證了新公式的合理性。（2）基于新的成紗條干理論不勻公式和纖維幾何特征分布密度函數(shù)，定量地分析了纖維幾何特征指標(biāo)（平均長(zhǎng)度ML、長(zhǎng)不勻 LCV、平均細(xì)度 Tf、細(xì)度不勻 CV(T)）對(duì)理論不勻的影響，并利用回歸分析進(jìn)行了驗(yàn)證，最終得到在纖維指標(biāo)對(duì)同一成紗條干理論不勻公式的影響順序?yàn)椋篗artindale公

9、式，平均細(xì)度 Tf＞細(xì)度不勻CV(T)；Suh公式，平均細(xì)度Tf＞平均長(zhǎng)度ML＞長(zhǎng)不勻LCV；新公式，平均細(xì)度Tf＞細(xì)度不勻CV(T)＞平均長(zhǎng)度ML＞長(zhǎng)不勻LCV。
　　綜上所述，本文基于混合Weibull分布模型，得到了能全面表征纖維長(zhǎng)度和細(xì)度分布形態(tài)的概率密度函數(shù)曲線，并將纖維長(zhǎng)度和細(xì)度分布作為影響因素加入到成紗條干不勻的研究中，不僅構(gòu)建了新的成紗條干不勻統(tǒng)計(jì)學(xué)公式，為基于纖維性能對(duì)成紗性能的預(yù)測(cè)提供了可能，還進(jìn)一步細(xì)化分析了