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织物镜面反射光分布曲线的模拟计算 　第14卷第1期 2001年3月Vol.14,No.1　BASICSCIENCESJOURNALOFTEXTILEUNIVERSITIESMar.,2001　纺织高校基础科学学报 织物镜面反射光分布曲线的模拟计算 石风俊1,徐照升2 (1.中国原工学院纺织系,河南郑州　450007;2.河南省纺织工业厅生产处,河南郑州　450007) 摘要:提出了一个较为接近实际的织物结构模型;结合织物组织结构因素对织物的镜面反射光分布曲线进行了模拟计算.从理论上证明了织物组织、经纬密度、屈曲波高、纱线长短轴之比、纤维折射率以及入射角等因素都对镜面反射光的分布具有较大影响. 关键词:织物模型;镜面反射光;变角光度曲线;模拟计算 中图分类号:TS101.33　　文献标识码:A　　文章编号:1006-8341(2001)01-0018-05 光泽是织物外观的一个重要方面.关于织物光反射的问题,已有一些作者使用简单的模型,在纱线表面面元是完全漫射或纱线表面纤维是镜面反射的简单假设的基础上进行了计算.但是,由于所使用的模型过于简单,无法与织物的组织结构相联系,模拟结果并不能充分说明织物光反射的情况.结合织物的实际结构状况,本文作者提出了较为全面的光反射模型,并在此基础上进行了模拟计算.[1～3] 1　织物反光模型的建立 织物是由经纬纱线相互交织而成的.考察织物的结构切片,不难发现,织物组织结构的最简单理想化情况是,纱线的截面为椭园形,即纱线外层纤维呈椭园状排列,每一根经纱和纬纱相互交织呈椭圆状弯曲[4].织物简化模型的假设大都是如此. 取织物1/2厚度处的平面作为参考平面,经纱方向为X轴,纬纱方向为Y轴.参考平面法线方向为Z轴,如图1所示.假定经纬纱在交织时均呈椭圆状弯曲,经纬纱外表面相对于参考平面的最大弯曲高度分别为Km1和Km2,经纬纱间隔分别为2b和2a.同时,为简单起见,假定经纬纱的横截面均为椭圆形,其长、短轴长度分别为2和2k.于是,有 x/A+z/Km1=1, 及　　　　　　　　　　　　　　　　y2/B2+z2/K2m2=1, 式中,A=a+k,B=b+k. 假设参考平面以下的部分纱线及纱线间的间隙不反光,则分析织物模型的反光时只需对参考平面以上的部分做出考虑即可.如果从不同的侧面观看,模型参考平面以上的部分如图2所示.俯视时,两组纱线均呈跑道形(在计算时,为方便起见改为长方形);侧视时,与观察方向垂直的纱线呈椭圆状弯曲.经纱和纬纱中心轴呈椭圆状弯曲,其弯曲椭圆的长轴分别为a和b,短轴分别为hm1和hm2,即短轴长度等于经纬纱屈曲波高的一半.与观察方向平行的纱线呈券门状,其下方是高度为X222(1)收稿日期:2000-08-20 :. 第1期　　　　　　　　　织物镜面反射光分布曲线的模拟计算19hm1或hm2的矩形,上方是长轴为1,短轴为k的半椭圆.同样,为方便计算,纬纱改为半椭圆形,两轴分别为1和hm2+k.于是,经纬纱外表对于参考平面的最大弯曲高度Km1和hm2分别为 Km1=hm1+k,Km2=hm2+k.(2) 　　由于假定纱线的截面为椭圆形,所以,可以认为纱线是由长轴相等、短轴变化的相对于参考平面呈椭圆状弯曲的纤维组成 . 　　　　　图1　织物模型　　　　　　　　　　　图2　织物模型参考平面以上的部分 在二维变角光度法中,光度平面总是与织物垂直的.通常,平行光束平行于一组纱线照射,同时它也与另一组纱线垂直.来自织物的反射光就是由这两组纱线的反射光构成的.对于镜面反射光而言,只有那些与光度平面垂直的表面才能在接收器方向对镜面反射光量做出贡献.对于与光度平面垂直的那组纱线,可以用伸直椭柱模型模拟,但只有当织物中存在伸直的纱线时这种考虑才有意义.一般情况下,与光度平面平行的纱线的反射性能远比与光度平面垂直的那组纱线重要.因而,在此仅分析平行于光度平面的纱线的光反射情况.对于长丝织物,由于长丝束的捻度很小,长丝基本上是平行于纱轴的.当光线平行于经纱或纬纱方向照射时,反光面元可以认为是连续的.在此,主要考虑长丝纱的情况. 假定平行光束以一定角度沿经纱方向入射.由于假设纱线呈椭圆状弯曲,截面呈椭圆形,于是,简化之后,可以把纱线可以看成是由长轴相等、短轴变化的椭圆状弯曲的纤维组成.如图3所示.对与光度平面平行的经纱,可以认为其长轴为A、短轴K1服从上方为半椭圆的券门状分布,其Kl为 K1=hm1+k1-y.(3) 　　对与光度平面垂的纬纱,为分析和计算方便起见,看作长轴为B、短轴服从椭圆分布的纤维集合体.对应于不同的y值,纬纱横截面椭圆的短轴K2为 K2=(Km2/B)B-y .(4) 尽管纤维的表面有一定的弯曲,在此,用一个平的表面近似地代表. 2　织物镜面反射光分布曲线的模拟 假定平行光束以入