[发明专利]模拟等细度纤维在单纱中随机排列预测成纱极限不匀方法

说明书

技术领域

本发明涉及纺织领域中纱线性能预测的技术领域，特别是涉及一种模拟等细度纤维在单纱中随机排列预测成纱极限不匀的方法。 

背景技术

纤维性能对成纱性能的影响一直是纺纱领域的一个经典课题，根据纤维性能预测成纱质量对合理选择原料，从而生产高品质的纱线有重要的意义。其中，纤维在单纱中的几何排列直接反映了单纱的均匀度，从而也影响着后续加工的纺织品的质量。 

目前关于单纱不匀已有一定的理论研究，如经典的Martindale条干不匀公式与Suh的成纱片段不匀公式仅从数理上推导了不匀率表达式，但没有能够直观地反映纤维在纱中的排列。文献《Statistics for the Number of Fiber Ends in A Segment of A Random Assembly of Aligned Fibers》也指出了纤维的头端对成纱均匀度的影响，但并没有给出纤维在纱中的排列。此外，文献《纱线条干不匀的随机模拟》也给了一种模拟等细度纤维在纱中排列的方法，但其仅能模拟已知根数的纤维在有限片段长度中的排列，而实际纺纱中纤维的实际根数是无法控制的，需找到纤维根数与片段长度的表达式，使之能全面表达纤维在任意长度下的排列。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟等细度纤维在单纱中随机排列预测成纱极限不匀的方法，使模拟生成的单纱能够直观反映纤维的长度对成纱极限不匀的影响，从而实现单纱极限不匀率的预测。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种模拟等细度纤维在单纱中随机排列预测成纱极限不匀的方法，包括以下步骤： 

（1）计算一定长度单纱中服从均匀分布的纤维的左头端的总数； 

（2）根据纤维的长度分布给每个所生成的纤维的左头端随机赋予纤维长度值，并以此长度从左头端向右延伸，即可得到纤维在纱条中的排列； 

（3）计算单纱的极限不匀率。 

所述步骤（1）中采用计算纤维的左头端的总数，其中，n_sf为纤维的左头端 的总数；l_f为纤维平均长度；l_s为生成的单纱的长度；n为单纱截面中纤维的平均根数。 

所述步骤（2）中纤维左头端是通过蒙特卡洛方法在给定长度上生成，根据纤维的长度分布给每个所生成的纤维的左头端用蒙特卡洛模拟方法随机赋予纤维长度值。 

所述步骤（2）中还包括将所生成的单纱左端长度为最长纤维长度的单纱排除在纱外。 

所述步骤（3）中包括以下子步骤： 

（31）将所生成的单纱段以固定长度分为若干连续子片段； 

（32）计算记录每个子片段中包含纤维的长度之和； 

（33）计算各子片段中纤维长度和的其变异系数，即可得到模拟单纱的极限条干不匀值。 

所述纤维在纱条中的排列条件为单纱中所有纤维伸直平行于纱轴；单纱中所有纤维的左头端均与其对应的纤维长度相互独立；单纱中所有纤维的左头端沿纱轴服从均匀分布；所有的纤维具有相同的细度。 

有益效果 

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过模拟等细度纤维在单纱中的排列能直观反映单纱的条干不匀，避免了繁琐的计算，为今后利用纤维性能对成纱性能的预测提供了基础依据。 

附图说明

图1是模拟单纱片段生成的示意图； 

图2是通过排列模型计算的及纱线片段不匀公式计算的结果对比图，其中（a）为由排列模型计算的极限不匀率结果图，（b）为纱线片段不匀公式计算的极限不匀率结果图； 

图3是通过模型计算的片段极限不匀与实测不匀值的对比图； 

图4是6种棉样的长度直方图。 

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 

本发明的实施方式涉及一种模拟等细度纤维在单纱中随机排列预测成纱极限不匀的 方法，对这些纤维排列所生成的模拟单纱，用计算机编程计算模拟纱中每个子片段长段中所含纤维的总长度，从而能够计算单纱的极限不匀率值。 

模拟等细度纤维在单纱中随机排列的条件为： 

（1）单纱中所有纤维伸直平行于纱轴；