name: Разработка цифрового метода проектирования текстильных полотен с использованием аддитивных технологий
keyword_list: цифровой метод проектирования тканых структур проектирование текстильных полотен с заданными свойствами аддитивная печать моделей тканых структур 3D-моделирование тканых структур цифровые прототипы пор тканей пористость тканей
abstract: Объект исследования – текстильное полотно и его цифровая модель.
  Предмет исследования – метод цифрового моделирования тканых пористых структур.
  Цель работы заключается в разработке метода проектирования тканых структур и материализации пористых пространств с помощью цифровых технологий.  
  В соответствии с поставленной целью в работе решены следующие задачи:
  1)	проведен анализ существующих инструментов и подходов проектирования пористых структур;
  2)	на основе использования понятия цифрового двойника текстильной структуры разработан метод формирования объёмных структур текстильного полотна;
  3)	изучены структуры тканей как трехмерные модели с использованием методов компьютерного моделирования. 
  Экспериментальные исследования проведены в лабораторных и производственных условиях с использованием современных средств проектирования объектов цифрового пространства.
  Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, отражены научная новизна и практическая значимость работы, дана характеристика применявшихся методов исследований, приведены данные об апробации, представлены данные о публикациях по работе.
  В первой главе проведен анализ отечественных и зарубежных исследований в области исследования воздухопроницаемости и пористости. Анализ научных источников кроме прочего подтвердил  тенденцию к оперативному и качественному проектированию текстильных полотен с учетом заданных свойств, и показал, что существующие методы работают с упрощенной геометрией пористых структур и включают сложно определяемые величины для конечных формул, для более точного проектирования необходимо знать не только диаметр пор, но и реальные размеры и формы пор различных тканых переплетений.
  Вторая глава посвящена вопросам вовлечения аддитивных технологий в процесс объемного моделирования. Предложено обратиться к прототипированию как к современному и технологичному пути к детальному изучению геометрических свойств тканых структур средствами информационных технологий. 
   Высокая детализация моделей тканых структур, необходимая для получения точных данных о строении пор, подразумевает высокую полигональность объекта, что в свою очередь требует нормализации каркасов спроектированных объектов. Булевы операции, необходимые для материализации пористых структур, прямо применяются только для «не нагруженных» моделей. В то время, как проектируемые модели тканых структур относятся к нагруженным объектам: на малых участках встречаются изломы, сгибы, плавные изгибы поверхности, перемежающиеся с гладкими сетками или перетекающие в еще более сложную геометрию. 
  Предложен способ устранения отказа применения булевой операции. С целью устранения ошибок при работе с нагруженными объектами и  восстановления нормалей объектов предложена ретопология каркасной сетки, после которой с помощью булевых операций открывается путь к вычленению пористых структур как объектов с собственной геометрией.
  Третья глава посвящена разработке метода проектирования тканых структур с помощью цифровых технологий и программ трехмерного моделирования.
  Метод предусматривает следующие условия: 
  	форма сечения нити принята из трех слитых объектов типа Star ;
  	для всех типов ткацких переплетений этапы проектирования универсальны, кроме участка ввода положения точек, отвечающих за уникальную структуру модели. 
  Получены  визуализации моделей полотняного и репсового переплетений, сатина, саржи, атласа. Порядок цифровой материализации пор трехмерных моделей тканых структур описан с помощью диаграммы деятельности. 
  Получены рендеры пористых структур для полотняного и репсового переплетений, сатина, саржи, атласа. 
  Материализация объектов с помощью аддитивной технологии печати является способом демонстрации работоспособности моделей тканых структур, т.к. модель с дефектами и ошибками в строении каркасной сетки не может быть напечатана. 
  Для сравнения расчетных значений объема пористых структур тканей различных видов переплетений (при равных размерах диаметра нити и др. параметров) использовалось понятие наименьшего общего кратного (НОК). Операция вырезки необходимого числа нитей по основе и утку с визуализацией габаритов «режущего контейнера» выполнена в среде Rhinoceros 3D.
  В результате разности объема габаритного контейнера и объема нитевого объекта (данные доступны через вызов свойств объектов) получено значение объема пористой структуры.
  Полученные значения объема пор тканых структур различных видов переплетений не противоречат ранее установленной зависимости: при прочих равных условиях, чем длиннее перекрытие нитей в раппорте переплетения, тем выше значение воздухопроницаемости, а, следовательно, больше пористость.
  ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
  1.	Разработан метод проектирования цифровых трехмерных моделей тканых структур.
  2.	Получены цифровые трехмерные модели тканей главных и производных видов переплетений (полотняного, атласного, репсового, сатинового переплетений, саржи и усиленной саржи).
  3.	Найдено решение материализации и организации каркасной сетки пористой структуры, предотвращены возможные ошибки в исследовании цифровых моделей структур из-за погрешностей внешнего представления. Геометрия отдельных элементов и всех пористых структур детализирована и дает более точное и подробное представление о пористости тканых переплетений.
  4.	Получены пористые структуры тканей с собственной геометрией каркаса и доступом к программному анализу свойств самостоятельных  цифровых объектов.
  5.	Получены реальные формы и значения объема пор в тканях различных видов переплетений.
  6.	Доказана работоспособность метода при сравнительном анализе пористых структур полотняного переплетения, саржи и усиленной саржи: полученные модели пористых пространств соответствуют реальным представлениям об объектах. Выполнены визуализации тканых переплетений, пористых структур и их характерных элементов.
chairman_dissertation_council.name: Сергей
chairman_dissertation_council.surname: Юхин
chairman_dissertation_council.patronymic: Семёнович
chairman_dissertation_council.position: Заведующий кафедрой проектирования и художественного оформления текстильных изделий
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: Б3371-2014
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6603260899
chairman_dissertation_council.rinc_id: 488023
chairman_dissertation_council.orcid: Нет данных
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Валерий
organization_supervisor.surname: Белгородский
organization_supervisor.patronymic: Савельевич
organization_supervisor.position: ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 64.29.81
rubrics.name: Свойства, измерения, испытания и контроль качества текстильных материалов и изделий
rubrics.code: 64.29.14
rubrics.name: Проектирование и конструирование тканей
rubrics.code: 64.01.77
rubrics.name: Методы исследования и моделирования. Математические и кибернетические методы
oecds.code: 02.05.QJ
oecds.name: MATERIALS SCIENCE, TEXTILES
speciality_codes.name: Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья
speciality_codes.code: 05.19.02
supervisors.fio: Юхин С.С.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Киселев М.В.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Левакова Н.М.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "РГУ ИМ. А.Н. КОСЫГИНА"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А.Н. КОСЫГИНА (ТЕХНОЛОГИИ. ДИЗАЙН. ИСКУССТВО)"
protection_organization.ogrn: 1027739119561
protection_organization.supervisor_name: ВАЛЕРИЙ
protection_organization.supervisor_surname: БЕЛГОРОДСКИЙ
protection_organization.supervisor_patronymic: САВЕЛЬЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО "РГУ ИМ. А.Н. КОСЫГИНА"
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А.Н. КОСЫГИНА (ТЕХНОЛОГИИ. ДИЗАЙН. ИСКУССТВО)"
author_organization.ogrn: 1027739119561
author_organization.supervisor_name: ВАЛЕРИЙ
author_organization.supervisor_surname: БЕЛГОРОДСКИЙ
author_organization.supervisor_patronymic: САВЕЛЬЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения