织物开关结构仿真与压缩性能研究

发布时间：2017-07-05 15:16

  本文关键词：织物开关结构仿真与压缩性能研究

  更多相关文章： 织物开关 压缩性能 导通压力 有限元 数值仿真 Workbench

【摘要】：织物开关作为智能纺织品的一种,由柔性导电纱线和绝缘纱线共同织造而成。它既保留了传统纺织品柔软、透气的特征,又具备电子器件控制电路通断的功能。可以将其织入服饰或家用装饰材料,用来拨打电话、控制照明和其他电子设备。因此织物开关会在可穿戴纺织品领域发挥举足轻重的作用,其具有十分广阔的发展前景。压缩性能是反映织物开关质量的一个重要指标,研究织物开关压缩性能的优劣必须通过按压的方式来实现。本课题根据织物开关组织结构,结合实际材料属性,采用有限元的方法对织物开关的按压过程进行仿真,分析、研究织物开关的按压变形情况,探讨支撑部分高度、支撑部分弹性以及绝缘纱线材料属性对织物开关压缩性能的影响,为织物开关的织造提供指导、借鉴,减少材料的消耗,节约成本。最终研制出性能优异的织物开关,为智能纺织品的发展做出贡献。首先,对贯穿接结织物开关组织结构分析、假设,根据纱线几何尺寸,使用PRO/E 5.0构建了织物开关基本几何模型。采用隐式方法,借助ANSYS Workbench 14.5模拟了球体按压织物开关的响应过程,分析了织物开关的变形情况。通过提取球体反作用力得到仿真载荷-位移曲线,与压缩性能测试实验获得的曲线进行对比,仿真结果与实验结果吻合程度不太理想。其次,对织物开关基本模型进行改进,将纱线交织而成的第一部分的支撑部分以及第二部分的孔洞部分简化成实心立方体与孔洞部分上、下层相连,建立了织物开关改进几何模型。采用相同的仿真方法模拟了球体按压改进模型的响应过程,分析了改进模型的变形情况。仿真曲线与实验曲线基本吻合,改进模型有效地解决了基本模型边界固定约束的问题,提高了仿真结果的精度。最后,导通压力是反映织物开关压缩性能好坏的重要参数。基于织物开关改进模型的有限元仿真,探讨了支撑部分高度、支撑部分弹性以及绝缘纬纱材料属性对织物开关导通压力的影响。结果表明：支撑部分2、3层使用2合股尼龙衬垫纱的导通压力优于使用3合股衬垫纱的导通压力。绝缘纬纱使用涤纶短纤的导通压力优于使用涤纶长丝的导通压力。支撑部分2、3层使用涤纶短纤的导通压力略优于使用尼龙纱线的导通压力。
【关键词】：织物开关 压缩性能 导通压力 有限元 数值仿真 Workbench
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS106
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 引言9
• 1.2 织物键盘开关研究的国内外现状9-12
• 1.3 织物数值模型研究的国内外现状12-18
• 1.3.1 织物铰接模型的有限元模拟12-13
• 1.3.2 织物宏观模型的有限元模拟13-14
• 1.3.3 织物三维细观模型的有限元模拟14-18
• 1.4 本课题研究的意义与主要内容18-21
• 1.4.1 本课题研究的意义18-19
• 1.4.2 本课题研究的主要内容和方法19-21
• 第二章 相关理论和技术介绍21-31
• 2.1 有限元理论21-24
• 2.1.1 有限单元法21-22
• 2.1.2 隐式非线性求解22-23
• 2.1.3 显示非线性求解23-24
• 2.2 有限元软件ANSYS Workbench24-27
• 2.2.1 ANSYS Workbench介绍24
• 2.2.2 ANSYS Workbench仿真流程24-27
• 2.3 Pro/E软件27-29
• 2.3.1 Pro/E软件简介27-28
• 2.3.2 ANSYS Workbench接口配置28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 织物开关基本模型有限元分析31-49
• 3.1 贯穿接结织物开关组织结构31-33
• 3.2 相关实验33-36
• 3.2.1 织物开关压缩性能测试33-34
• 3.2.2 纱线拉伸实验34-36
• 3.3 织物开关基本模型的建立36-40
• 3.3.1 织物开关按压过程的物理简化模型36
• 3.3.2 织物开关基本几何模型的建立36-40
• 3.4 织物开关基本有限元模型的建立40-42
• 3.4.1 定义材料参数41
• 3.4.2 定义接触41
• 3.4.3 网格划分41-42
• 3.4.4 边界条件42
• 3.5 有限元仿真结果与分析42-47
• 3.5.1 织物开关基本模型的按压变形过程42-46
• 3.5.2 仿真结果与实验结果的比较分析46-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 织物开关改进模型有限元分析49-57
• 4.1 织物开关改进模型的建立49-50
• 4.2 织物开关改进有限元模型的建立50-51
• 4.2.1 定义材料参数50
• 4.2.2 定义接触50
• 4.2.3 网格划分50-51
• 4.2.4 边界条件51
• 4.3 有限元仿真结果与分析51-56
• 4.3.1 织物开关改进模型的按压变形过程51-55
• 4.3.2 仿真结果与实验结果的比较分析55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 织物开关压缩性能仿真与分析57-69
• 5.1 支撑部分高度对导通压力的影响57-61
• 5.2 支撑部分弹性对导通压力的影响61-64
• 5.3 绝缘纬纱材料属性对导通压力的影响64-66
• 5.4 本章小结66-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-75
• 发表论文和参加科研情况75-77
• 致谢77

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本文编号：522506