皮革柔软性的模糊评价方法研究

    黄勋1 张晓镭2 张勇1 钱德明1

    (1·陕西科技大学机电工程学院,咸阳712081;2·陕西科技大学资源与环境学院,咸阳712081)

    摘要 皮革柔软性的评价具有一定的模糊性。提出了皮革柔软性模糊综合评定方法。该方法综合考虑皮革在不同载荷下的顶伸性能,运用模糊数学的综合评价分析理论,对皮革柔软性进行了科学的、定量的、客观的评价。

    关键词 皮革 柔软性 模糊 综合评价

    中图分类号TS57文献标识码A

    引言

    皮革的柔软性是指当皮革受力变形时,检测到的皮革厚度变化、挤压程度、平滑感觉和皮革弯曲延伸性能的综合。长期以来,皮革柔软性的检验主要采用传统的手感检测方法(HEM)。这种检测方法对皮革的柔软性虽可进行一定程度的量化评价但受主观因素影响较大,评价结果在一定程度上缺乏准确性和客观性。

    根据专业理论,可以利用皮革顶伸性能来评价皮革柔软性[1]。试验研究中,一般采用顶伸载荷作用下,皮革顶伸高度来表征皮革的顶伸性能。文献[2]给出了皮革顶伸性能测量方法。试验结果发现:皮革顶伸性能是非线性的,不同皮革其非线性程度不尽相同,且许多皮革样品测量获得的曲线是相互交叉的。若单纯采用某固定载荷下的变形来评价皮革柔软性,很多情况下是不准确的,因而应根据皮革整个动态顶伸性能,来评价皮革的柔软性。但是实际上皮革柔软性的评价又往往带有模糊性和经验性,根据皮革动态顶伸性能,利用模糊评价方法来评价皮革柔软性,就更加符合客观实际。本文即根据皮革柔软性顶伸曲线,提出一种根据测量参数的综合模糊评价方法,来评价皮革柔软性。

    1模糊评价方法

    模糊综合评价法就是应用模糊变换原理,综合考虑事物的多个相关因素所作的定量评价,又称模糊综合评价法。其评价过程如下[3]:1)确定评语集V={v1,v2,....vm}本文中确定的皮革柔软性评语集为V={1级,2级3级,4级,5级}2)确定评价因素U={u1,u2,....un}及各因素权重A=[a1,a2,...an]根据试验发现:皮革的顶伸性能是非线性的,许多皮革样品测量获得的曲线是相互交叉的。因此在评价皮革柔软性时,应选择多种不同载荷下的皮革顶伸高度来综合评价,即把同载荷下的皮革顶伸高度作为模糊评价分析中的评价因素。根据试验结果,本文选择了50、100、150、200、250、300g等6种不同载荷时,皮革样品的顶伸高度作为评价因素。即评价因素U为:

图

    一般来说,各因素对综合评价所起的作用是不同的。综合评价结果不仅与各因素的评价有关,而且在很大程度上,还依赖于各因素对综合评价所起的作用。这就需要确定一个各因素间的权重分配矩阵A=[a1,a2,...an]。其中,ai是评价因素ui在模糊综合评价中所具有的权重。

    在皮革柔软性的模糊综合评价中,由于试验载荷较小时,皮革样品的变形差异并不明显;而载荷太大时,皮革样品的变形中,塑性变形所占比例加大,所以这2种载荷下皮革顶伸高度作为评价因素时,其在模糊综合评价中的权重应较小;只有载荷适中时,这些相近皮革样品的变形差异才会明显,且塑性变形所占比例较少,因此,适中载荷下皮革顶伸高度作为评价因素,在模糊综合评价中的权重应较大。根据试验数据统计,确定了上述6个因素在综合评价中的权重,如表1所示。根据表1,可得皮革柔软性模糊综合评价的权重分配矩阵如下:

    A=[0·083,0·167,0·25,0·25,0·167,0·083]

    3)进行单因素评价

    在这个过程中,对所评定事物从每个因素方面进行评价,给出评语,即让每个ui对应V上的一个模糊集,相当于给出模糊影射:ui->F(ui)-{ri1,ri2,...,rim},其中ri1,ri2,...,rim分别为因素ui对于评语v1,v2,...,vm的隶属度或隶属函数。对于所有因素u1,u2,...,un,可以得出所有因素的隶属度矩阵R=(rij)n×m。一般情况下,相同载荷,变形越大,则皮革柔软性越好。皮革样品在50、100、150、200、250、300g载荷作用下,顶伸高度范围不同。所以应首先确定各载荷因素下,顶伸高度对应评价指标的隶属度或隶属函数。确定各因素的隶属度或隶属函数的方法是多种多样的,没有统一的模式。本文采用专家确定方式确定,见表2-表4验。

    根据上述各因素的隶属度及从试验获得的上述6种不同载荷下皮革样品的顶伸高度,即可确定该皮革样品的隶属度矩阵R。

    4)综合评价

    根据该皮革样品的隶属度矩阵R及上述确定的各因素权重分配矩阵A,可进行模糊运算。

    bi为该皮革样品属于第i级的隶属度,按照模糊评价最大隶属度原则,即可确定该皮革样品的柔软性等级。

    2案例分析

    在试验中对某皮革样品进行了顶伸性能测量,分别获得了50、100、150、200、250、300g载荷下,该皮革的顶伸高度参数,见表5。根据试验获得的参数和前述的各因素隶属度,进行单因素评价,可得该皮革样品隶属度矩阵如下:

矩阵

    据此,可进行模糊运算:B=A×R=[0·1583,0·275,0·2417,0·2083,0·1167]上述模糊运算结果表明:该皮革样品1级皮革隶属度0·1583,2级皮革隶属度0·275,3级皮革隶属度0·2417,4级皮革隶属度0·2083,5级皮革隶属度0·1167。根据计算结果可以看出,2级皮革的隶属度最大。根据模糊评价最大隶属度原则可认为该皮革样品柔软性等级为2级。

    3总结

    根据皮革顶伸性能的模糊综合评价方法,完全符合人们在评价柔软性时的评价过程,减少了评价时的主观性和盲目性。从而保证了评价结果的准确性和可信性。当然,评价皮革柔软性须考虑多方面的因素,如顶伸性能、松弛性能等。对于这个问题,可将其他因素进行模糊综合评价,评价过程及方法与顶伸性能模糊综合评价方法一样。各个因素评价完成以后,再将这些因素进行二次模糊综合评价,即可得到该皮革样品的皮革柔软性。