基于斜紋基本組織的回紋分形組織設計方法

熊麗麗, 張 聿

(浙江理工大學 服裝學院, 杭州 310018)

研究與技術

基于斜紋基本組織的回紋分形組織設計方法

熊麗麗, 張 聿

(浙江理工大學 服裝學院, 杭州 310018)

以斜紋為基本組織，提出一種基于IFS的分形組織設計方法。該方法運用VC++編程，通過組織矩陣的迭代運算，快速生成此類基本組織的分形組織圖，并以具有某種特殊對應關系的斜紋組織為填充組織，最終設計形成一類肌理效果獨特的分形織物組織圖，其紋理呈明顯的回紋外觀，且規律性明顯。在此基礎上，分析、討論此類回紋分形組織的設計特點及其影響因素，并借助電子提花機進行織造實驗，結果表明此類回紋分形組織設計方法是切實可行的。

斜紋; 基本組織; 回紋分形組織; 組織設計

分形組織是近年來提出的一種新型組織，其基于分形理論為組織設計提供了新的設計方法與思路。文獻[1]首先基于L系統提出了織物分形組織設計的基本原理與方法；文獻[2-3]對運用L 系統繪制分形組織的具體方法與途徑作了進一步的研究。在此基礎上，文獻[4-6]針對L系統在繪制分形組織時存在的問題與不足，提出基于IFS理論的分形組織設計方法，使分形組織的設計得到進一步的完善。本文則是以斜紋及斜紋變化組織為研究對象，運用VC++編程進行迭代，設計生成具有獨特結構和視覺效果的一類分形織物組織，其目的在于有效地拓寬分形組織的設計空間，探尋織物組織設計的新思路。

1 以斜紋為基本組織的回紋分形組織設計原理

分形組織是基于IFS理論和Kronecker叉積運算的數學原理設計而成的。依據Kronecker叉積思想，分形組織可運用VC++編程語言運算符重載的方法生成[6-9]。在此基礎上，本文的研究以斜紋為基本組織，首先生成斜紋的分形組織，然后以具有特殊對應關系的一類斜紋進行填充，從而獲得一類具有回紋視覺效果的分形組織，即回紋分形組織。

2 回紋分形組織圖的設計方法

回紋分形組織圖的設計主要考慮基本組織和填充組織的配合方法。經過大量的填充實驗得知，當選擇斜紋或斜紋變化組織為基本組織，再配合與之有特殊對應關系的填充組織，即可得到一類有著不同回紋肌理效果的分形組織圖。

2.1 基本組織不變，填充組織變化

以圖1(a)的9×9斜紋為例，當圖中的基本組織不變，分形級數n=2時(由于分形組織的組織循環數為基礎組織循環數的n次方關系，所以當n>2時，組織循環數過大，一般超過了常規使用的范圍，因此本文主要考慮n=2的情況)，選擇不同的填充組織(分別見圖1(c1)(d1)(e1)(f1)(g1))與之配合，可獲得不同的回紋分形織物組織(分別見(c2)(d2)(e2)(f2)(g2))。

2.2 基本組織變化，填充組織不變

當以斜紋或斜紋變化組織為填充組織且固定不變時，如果選擇不同的斜紋作為基本組織，同樣可以生成具有各種不同紋理效果的回紋分形組織。圖2是選擇相同的填充組織(m)和不同的基本組織(h1)(i1)(j1)(k1)(l1)進行配合比較。先將幾種不同的基本組織生成二級分形組織，然后再配合相同的填充組織(m)，會生成具有不同構圖結構的回紋分形組織圖。通過與圖1中回紋分形組織生成方法比較發現，圖2選取的基本組織分布富有變化，生成的回紋分形組織圖紋理中除了出現循環往復的回紋外，還出現了不封閉結構的四邊形、圓角四邊形、圓形等嵌套結構，這些嵌套結構豐富了回紋分形組織的肌理。

3 織造實驗

選取圖1中的回紋分形組織圖(c2)(d2)，借助紋織CAD進行意匠處理，將其作為素織物組織進行織造實驗。考慮到組織循環81×81無法被提花機的紋針數整除，因其組織點對稱，所以，在組織的任意兩條相鄰邊界刪除一經一緯的組織點，使其經緯循環數等于80×80?？椩鞂嶒灥墓に噮等绫?所示。用紋織CAD軟件將所選圖形進行分色處理后，織造實驗在電子提花機上進行，所得織物樣品照片見圖3。

圖1 回紋分形組織生成方法一Fig.1 The first way to create fret fractal weave

圖2 回紋分形組織生成方法二Fig.2 The second way to create fret fractal weave表1 織物參數Tab.1 Parameters of fabrics

項目數據原料經111.1dtex×1(1/100D)滌綸網絡絲緯111.1dtex×1(1/100D)滌綸低彈絲密度經640根/10cm緯320根/10cm組織循環80×80

圖3 回紋分形織物樣品照片Fig.3 Sample images of fret fractal weave fabrics

4 結果與分析

從織物的成型效果看，織物紋理效果的形成受到設計、原料及加工工藝等因素的影響，但是，從組織設計的角度看，織物的回紋效果主要受以下幾個設計因素的影響。

1)基本組織的循環數變化。選擇5枚、7枚、8枚、10枚的斜紋組織為基本組織生成分形組織時，在分形級數確定的情況下，選擇與之有特殊對應關系的斜紋進行填充，同樣可以生成回紋分形組織，其生成的回紋分形組織如圖4(a)(b)(c)(d)所示。通過多次計算機實驗發現，選擇基本組織的組織循環數越來越小時，生成的回紋效果就越來越稀疏；基本組織的組織循環數越來越大時，經組織點的分布將變得很稠密，回紋效果會逐漸模糊，其設計及織造難度也隨之增加。同時，分形級數越大，回紋紋路會隨之減少，結構復雜程度也隨之增加。因此當選擇9枚左右的斜紋組織為基本組織，分形級數為2時，設計回紋分形組織的回紋效果最為明顯。

2)基本組織的組織結構變化。基本組織的組織結構變化決定著分形組織空間結構的變化。不同的基本組織將產生完全不同的分形組織結構，同時決定著回紋分形組織的斜向。從圖2可見，基本組織的變化直接影響生成的回紋分形組織的紋理效果。

3)填充組織的變化。填充組織影響著基本組織確定框架下的細節變化，由于基本組織在生成分形組織時，會產生大量的“空白區域”，這些空白區域均由填充組織來填充，所以，填充組織的變化使生成的回紋分形組織各具特色。從圖1可見，在回紋分形組織設計的過程中，選擇填充組織需注意經浮點之間的間隔要疏密有致，均勻合理，此外填充組織所選擇的斜紋組織應與基本組織的斜向相反，并且要做到填充組織結構與分形組織結構完美銜接，這樣才會在組織圖上產生比較勻稱、優美的回紋結構，并通過織造在面料實物上產生明顯的回形紋理。

圖4 不同組織循環數的回紋分形組織圖Fig.4 Fret fractal weave diagram with different cycle number of weaves

5 結 語

將分形理論應用于面料的組織設計中，研究基本組織與填充組織的配合方法，設計回紋分形組織，并與傳統組織設計方法予以比較，然后將回紋分形組織以素織物組織的形式得以表達，用以開發新型面料。

1)基于IFS理論和Kronecker叉積運算的數學原理，通過計算機可視化的方法，選擇斜紋為基本組織，利用與之有特殊對應關系的填充組織的合理配合，可設計出具有獨特視覺效果和風格的回紋分形組織。通過織物成形實驗證明，回紋分形組織的設計方法是切實可行的。

2)回紋分形織物的肌理效果與組織的特點、紗線的選擇及后處理工藝有著密切的關系，而其中的組織紋理對織物的外觀有著直接的影響，所以，把握好各種組織設計影響因素對于控制回紋分形組織的紋理效果具有現實意義。

3)本文根據基本組織和填充組織的幾種配合形式討論回紋分形組織設計方法，進一步拓展了組織設計空間，從而為織物組織設計提供了新的可借鑒的思路。

[1]張聿,金耀,孫家武,等.基于L系統的織物分形組織設計方法[J].紡織學報,2007,28(5):33-34. ZHANG Yu, JIN Yao, SUN Jiawu,et al. The studies on designing fabric fractal-weave based on L-system[J]. Journal of Textile Research,2007,28(5):33-34.

[2]岑科軍,賈靜靜,孫家武,等.基于L系統的3×3平紋分形組織設計應用方法[J].紡織學報,2011,32(11):49-52. CEN Kejun, JIA Jingjing, SUN Jiawu, et al. The design method of 3×3 plain fractal weave based on L-system[J]. Journal of Textile Research,2011,32(11):49-52.

[3]賈靜靜,張聿.基于L系統的緞紋分形組織及其織紋效果設計[J].絲綢,2011,48(5):32-34. JIA Jingjing, ZHANG YU. A method of designing fractal satin weave and its fabric texture based on L-system[J]. Journal of Silk,2011,48(5):32-34.

[4]ZHANG Yu, LEI Han. Design method of plain fractal weave based on IFS & Kronecker product[C]// 2011 4th IEEE International Conference on Computer Science and Information Technology(IEEE ICC SIT2011). Beijing: IEEE Press,2011:401-404.

[5]雷韓,張聿.基于IFS確定性迭代算法的麥粒分形組織設計法[J].絲綢,2012,49(8):26-29. LEI Han, ZHANG Yu. A design method of fractal weave with barley-corn pattern based on IFS determinacy iterative algorithm[J]. Journal of Silk,2012,49(8):26-29.

[6]張聿,金耀,岑科軍.基于IFS的非規則分形組織設計方法[J].紡織學報，2012,33(12):31-34. ZHANG Yu, JIN Yao, CEN Kejun. Method of designing irregular fractal weave based on IFS[J]. Journal of Textile Research,2012,33(12):31-34.

[7]HUTCHINSON J E. Fractals and self-similarity[J]. Indiana University Journal of Mathematics,1981(30):713-747.

[8]BARNSLEY M F. Fractals Everywhere[M]. New York: Academic Press Inc,1988:86-92.

[9]朱華,姬翠翠.分形理論及其應用[M].北京:科學出版社,2011:100-123. ZHU Hua, JI Cuicui. Fractal Theory and Its Applications[M]. Beijing: Science Press,2011:100-123.

Design Method of Fret Fractal Weave Based on Twill Weave

XIONG Lili, ZHANG Yu

(School of Fashion Design and Engineering, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

With twill as the basic weave, this paper puts forward IFS-based fractal weave design method. The method applies VC++ programming. Through the iterative operation of weave matrix, fractal weave diagram of the basic weave quickly generates. Twill weave which has a certain corresponding relationship with the basic weave serves as the filling weave. Finally, we get a kind of fractal weave diagrams with unique texture effects. The texture presents obviously fret appearance, and the regularity is obvious. On this basis, we analyze and discuss design characteristics of the fret fractal weave and its influencing factors. Through weaving experiment in electronic jacquard machine, the experiment proves that such design method is practical and feasible.

twill; basic weave; fret fractal weave; weave design

doi.org/10.3969/j.issn.1001-7003.2015.01.006

2014-06-18;

2014-09-29

浙江省重點科技創新團隊項目(2011R50004)

熊麗麗(1985-)，女，碩士研究生，研究方向為紡織工程。通信作者：張聿，教授， hzzy11111@163.com。

TS105.1

A

1001-7003(2015)01-0031-04 引用頁碼: 011105