Механические свойства текстильных материалов. Классификация механических свойств по виду деформации, полноте и количеству испытательных циклов
В зависимости от способа осуществления испытаний, получаемые характеристики механических свойств текстильных материалов подразделяют на полуцикловые, одноцикловые и многоцикловые. Понятие испытательного цикла включает нагрузку, разгрузку и отдых.
Полуцикловые характеристики получают при осуществлении части испытательного цикла: нагрузка без разгрузки или с раз — гружением, но без последующего отдыха. Примером полуцикловой характеристики тканей является разрывная нагрузка.
Одноцикловые характеристики получают в процессе осуществления полного цикла. Они выявляют особенности прямой и обратной деформации материалов, их способность сохранять начальную форму и т. п. Так, к одноцикловым относятся характеристики, получаемые при измерении несминаемости тканей.
Многоцикловые характеристики имеют место при многократном повторении испытательного цикла. Они определяют устойчивость материала при многократных силовых воздействиях или деформациях, например при измерении стойкости ткани к истиранию, многократному изгибу и т. и.
РАЗРЫВНАЯ НАГРУЗКА И РАЗРЫВНОЕ УДЛИНЕНИЕ
Разрывная нагрузка —наибольшее усилие, выдерживаемое материалом до разрушения и выражающее его способность воспринимать нагрузку.
ОСЫПАЕМОСТЬ И РАЗДВИГАЕМОСТЬ
Осыпаемость и раздвигаемость относятся к числу обязательных показателей качества шелковых и полушелковых тканей различного назначения.
ЖЕСТКОСТЬ И НЕСМИНАЕМОСТЬ
Показатели жесткости и несминаемость обычно используют при оценке качества материалов, предназначенных для изготовления верхней одежды, например костюмно — плательных тканей различного волокнистого состава, бортовки и т. п.
истиранием называется процесс разрушения материала под действием трения. Из многообразных причин, приводящих к ухудшению свойств текстильных изделий в процессе их эксплуатации, а в отдельных случаях делающих невозможным дальнейшее использование изделий по назначению, истирание, особенно у тканей для верхней одежды, является основным фактором.
Полуцикловые неразрывные характеристики.
Полуцикловые разрывные и неразрывные характеристики, получаемые при одноосном растяжении материалов, методы их определения.
Текстильные материалы в одежде чаще всего испытывают деформацию растяжения. Этот вид деформации наиболее изучен.
Классификация характеристик, получаемых при растяжении материала, представлена на схеме 2.1.
Полуцикловые разрывные характеристики. Эти характеристики используются главным образом для оценки предельных механических возможностей текстильных материалов. По показателям механических свойств, получаемым при растяжении материала до разрыва, судят о степени сопротивления материала постоянно действующим внешним силам; показатели разрывной нагрузки и разрывного удлинения являются важными нормативными показателями качества материала.
Одноосное растяжение. Рассмотрим основные полуцикловые разрывные характеристики, получаемые при простом одноосном растяжении.
Рис. 2.2. Формы проб материалов и способы их закрепления в зажимах разрывной машины: а-прямоугольной; б, в — формы, применяемые и исследовательской работе; г- в виде двойной лопаточки; д — кольцо
Показатели полуцикловых характеристик устанавливают при растяжении материала на разрывных машинах.
Проба прямоугольной формы (рис. 2.2, а) принята в качестве стандартной для испытания тканей, трикотажных и нетканых полотен. Метод испытания, основанный на применении такой пробы, часто называют стрип-методом. Для тканей установлены следующие размеры пробы: ширина 25 мм, зажимная длина 50 мм (в спорных случаях ширина 50 мм и зажимная длина 200 мм, а для шерстяных тканей 100 мм). Для трикотажных и нетканых полотен ширина пробы 50 мм, зажимная длина 100 мм.
Пробы, формы которых показаны на рис. 2.2, б, в, применяют главным образом в исследовательской работе. Для испытания сильнорастяжимых материалов (например, трикотажных полотен) иногда используют пробы в виде двойной лопаточки или в виде кольца, сшитого из полоски материала (рис. 2.2, г, д).
При испытании текстильных материалов на одноосное растяжение получают следующие основные характеристики механических свойств.
Читайте также: Ткани для штор лувр
Разрывная нагрузка Рр — усилие, выдерживаемое пробами материала при растяжении их до разрыва. Разрывная нагрузка выражается в ньютонах (Н) или деканьютонах (даН); 1 даН = 10 Н = 1,02 кгс.
Удлинение при разрыве (разрывное удлинение) — приращение длины растягиваемой пробы материала к моменту ее разрыва. Абсолютную величину удлинения lр, мм, получают как разность конечной LK и первоначальной L0 длин пробы. Относительную величину удлинения материала к моменту его разрыва eр определяют как отношение абсолютной величины удлинения lр к первоначальной длине L0 и выражают либо в долях единицы:
Либо в процентах Eр= 100lр/ L0.
Удлинение при стандартной Разрывной нагрузке — приращение длины растягиваемой пробы в момент достижения разрывной нагрузки, предусмотренной стандартами пли техническими условиями на материал.
Коэффициентом поперечного сокращения К, который определяют как отношение относительного сокращения пробыεс к относительному ее удлинению е, т.е. К= ε с / ε (для текстильных материалов К=0,5-1,3)
Полуцикловые неразрывные характеристики.
К основным полуцикловым неразрывным характеристикам, получаемым при одноосном растяжении текстильных материалов, относятся: усилие Рε(t), развиваемое в материале при его растяжении на заданную величину е за определенное время t; удлинение материала εp(t) при действии заданной нагрузки (усилия) Р в течение определенного времени t. Эти характеристики используют главным образом в исследовательских работах.
Характерная особенность текстильных материалов — их значительная растяжимость. При этом зависимость между нагрузкой и удлинением имеет, как правило, сложный характер, свидетельствующий об изменении жесткости материала по мере его растяжения. Показатель жесткости выступает как характеристика сопротивления материала, его структурных элементов деформированию. Легкорастяжимые материалы обладают меньшей жесткостью, малорастяжимые — большей.
В качестве одной из характеристик жесткости текстильных материалов при растяжении используется модуль жесткости Е (называемый также начальным модулем первого рода, модулем продольной упругости). Модуль жесткости оценивается отношением напряжения σ, развиваемого в материале, к относительной деформации материала ε для участка прямой пропорциональной зависимости на диаграмме напряжение — деформация и выражается в паскалях (Па).
Проф. А. Н.Соловьев предложил оценивать жесткость материалов при растяжении модулем начальной жесткости Е1, модулем текущей жесткости ЕТε и модулем текущей— конечной жесткости Етк.
Модуль начальной жесткости Е1, соответствует напряжению в образце материала при его растяжении на 1 % и характеризует сопротивление материала деформированию:
Модуль текущей жесткости ЕТε (при z = 0) позволяет оценить сопротивление материала деформированию при любой величине удлинения.
Конечную жесткость материала оценивают модулем текущей конечной жесткости Етк, рассчитанным для момента разрыва пробы материала (при z= 0 и ε = ε р)
Прочностные свойства материалов. Основная проблема прочности — раскрытие механизма разрушения материалов, выяснение причин несоответствия (занижения) фактической прочности материалов теоретическому ее значению.
Таким образом, статистическая теория прочности рассматривает разрушение как процесс, протекающий во времени. Основное положение статистической теории прочности состоит в том, что вероятность появления наиболее опасных дефектов значительно меньше, чем менее опасных, и самый опасный дефект, расположенный на поверхности, определяет прочность материала. Практика испытания материалов подтверждает этот факт. Пробы, имеющие малые размеры (минимальное поперечное сечение), характеризуются повышенной прочностью. С уменьшением размеров проб текстильных материалов их прочность возрастает.
При изучении прочностных свойств было замечено, что процесс разрушения материала, имеющий временной характер, зависит не только от величины действующей нагрузки, но и от температуры испытания, структуры материала.
Удлинение тканей. В направлении основы или утка ткани удлиняются вследствие распрямления и удлинения нитей, расположенных вдоль действующей силы. Обычно распрямление нитей требует меньших усилий, чем их растяжение, сопряженное с изменением наклона спиральных витков крутки, распрямлением и скольжением волокон. Поэтому удлинение ткани, особенно в начале ее растяжения, находится в прямой зависимости от числа изгибов нити, приходящихся на единицу ее длины, и глубины изгибов. В свою очередь, число изгибов нити определяется переплетением и плотностью ткани, а глубина изгиба — толщиной нитей перпендикулярной системы и фазой строения ткани. Поэтому при прочих равных условиях ткани полотняного переплетения имеют наибольшее удлинение. С увеличением плотности удлинение ткани растет до определенного предела, после которого связанность элементов скани делается настолько большой, что способность к растяжению уменьшается.
Читайте также: Ассортимент тканей для вышивки
Средства для испытания материалов на растяжение. Разрывную нагрузку и разрывное удлинение текстильных материалов определяют на разрывных машинах.
В зависимости от времени нагружения материала до его разрушения различают испытания статические (кратковременные — продолжительность нагружения до 1 — 1,5 мин, длительные — продолжительность нагружения от нескольких минут до 103— 104 ч) и динамические (при импульсных нагрузках ударного характера).
ПОЛУЦИКЛОВЫЕ НЕРАЗРЫВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
К основным полуцикловым неразрывным характеристикам, получаемым при одноосном растяжении текстильных материалов, относятся: усилие, развиваемое в материале при его растяжении на заданную величину за определенное время; удлинение материала при действии заданной нагрузки (усилия) в течение определенного времени. Эти характеристики используют главным образом в исследовательских работах.
Характерная особенность текстильных материалов — их значительная растяжимость. При этом зависимость между нагрузкой и удлинением носит, как правило, сложный характер, свидетельствующий о различном по величине сопротивлении материала изменению формы и размеров по мере его деформирования, об изменении его жесткости при растяжении. Показатель жесткости выступает как характеристика сопротивления материала, его структурных элементов деформированию. Очевидно, легкорастяжимые материалы обладают меньшей жесткостью.
В качестве характеристик жесткости текстильных материалов при растяжении используется модуль первого рода Ен (называемый также начальным модулем первого рода, модулем продольной упругости) имодуль текущей жесткости ЕТ.
Модуль начальной жесткости ЕнПа, соответствует напряжению в образце материала при его растяжении на 1% и характеризует сопротивление материала деформированию:
где σр — напряжение при разрыве, Па;
εр — удлинение при разрыве, %;
k — показатель жесткости, определяющий характер диаграммы нагрузка — удлинение. Показатель k рассчитывается по формуле:
где η — коэффициент полноты диаграммы нагрузка — удлинение.
Модуль текущей жесткости Ет. позволяет оценивать сопротивление материала деформированию при любой величине удлинения. Модуль текущей жесткости рассчитывается:
Полуцикловые разрывные характеристики
| 1. Показатели механических свойств волокон при растяжении |
| 2. Назначение процессов сновки, шлихтования, проборки и присучки основ в процессе ткачества |
| 3. Периодические и непрерывные процессы беления по щелочно-гипохлоритному способу |
| 4. Какие особенности строения синтетических волокон влияют на выбор способа крашения? Приведите пример. |
| 5. Задача |
| Список использованных источников |
Показатели механических свойств волокон при растяжении
К механическим свойствам волокон относятся свойства, которые характеризуют отношение их к действию различных приложенных к ним сил. Под действием сил в изделиях могут возникать следующие виды деформаций: растяжения, сжатия, изгиба, кручения, сдвига и д.р. В случае взаимного перемещения волокон друг относительно друга возникает сила трения.
Для каждого вида деформаций определяют свои специфические характеристики. В зависимости от полноты осуществления цикла механического воздействия нагрузка-разгрузка-отдых для каждого вида деформации определяют полуцикловые, одноцикловые и многоцикловые характеристики. Полуцикловые и многоцикловые характеристики могут быть разрывные и неразрывные.
Читайте также: Ткань с петельками внутри как называется
Растяжение это наиболее распространённый вид деформации, которую испытывают нити в текстильных и швейных изделия при их эксплуатации. Различают одноосное, двухосное (многоосное) и пространственное растяжение.
Одноосное растяжение имеет место когда усилие приложено в одном направлении. Двухосное и многоосное, когда усилие приложено в двух взаимно перпендикулярных и более двух направлениях. Пространственное растяжение материал получает в основном при действии усилия, прикладываемого перпендикулярно плоскости полотна. /1/
Полуцикловые характеристики при растяжении
Полуцикловые разрывные характеристики
Они характеризуются показателями, получаемыми при растяжении волокна до разрыва. Полуцикловые характеристики определяют на разрывных машинах с маятниковым силоизмерителем марок РТ-250, РТ-250М и электронных разрывных машинах типа «Инстрон».
При испытании волокна на одноосное растяжение получают следующие характеристики механических свойств.
Разрывные характеристики: разрывное нагрузка (абсолютная прочность) РР – усилие, выдерживаемое волокном при его растяжении до разрыва.
РР выражается в Ньютонах (Н), сантиньютонах (сН), грамм силы (гс), килограмм силы (кгс).
Если нити рвутся пучком, то для оценки разрывной нагрузки отдельной нити, нужно учитывать коэффициент на неодновременность разрыва /1/:
где Qp_– разрывная нагрузка пучка, Н;
n – количество нитей в пучке, шт;
K – коэффициент, учитывающий неодновременность разрыва (K 2 .
Абсолютное разрывное удлинение lр, мм – это приращение длины растягиваемой нити к моменту её разрыва /1/:
где l1 – длина нити к моменту её разрыва, мм;
lо – первоначальная длина нити, мм.
Относительное разрывное удлинение εр: определяют как отношение абсолютного разрывного удлинения lр к первоначальной длине lо, выражают либо в долях первоначальной длины /1/:
Характеристика разрывные километры указывают на длину нити в км, при которой произойдет разрыв под действием собственной массы.
Свободной характеристикой деформационных и прочностных свойств является абсолютная работа разрыва.
При растяжении образцов затрачивается определенная работа, которая расходуется на преодоление энергии связей между элементами структуры волокон и нитей.
Абсолютная работа разрыва RP показывает, какое количество энергии необходимо затратить, чтобы осуществить разрыв, преодолев энергию связей между элементами структуры.
Если на текстильное изделие действует нагрузка Р и оно при этом получает удлинение l, то можно получить диаграмму растяжения. Эта диаграмма показывает характер нарастания усилия по мере роста деформации.
На кривой (рисунок 1) можно определить значение элементарной работы:
где dR – элементарная работа, Дж, кг (1 Дж = 1 Н ; 1 кг = 0,1 Дж)
Рисунок 1 – Диаграмма растяжения
Численное значение работы, затраченной на разрыв, пропорционально площади, находящейся под диаграммой нагрузка — удлинение. Для упрощения вычисления RP, вводят понятие условной работы разрыва Rу /1/:
где Rу – это работа, которая была бы совершена внешними силами, если бы за все время растяжения образец испытывал усилие, равное РP.
Работу, затраченную на разрыв волокна или нити можно установить по формуле /1/:
где — коэффициент полноты диаграммы.
где η — определяется отношением фактической (интегральной) площади под кривой к площади прямоугольника (рисунок 1).
Коэффициент полноты диаграммы можно определить методом планиметрирования по отношению площади или соответственно отношению полных клеток на диаграммной бумаге или отношению массы диаграммной бумаги с площадью S 1 и S,(рисунок 1), где S площадь всего прямоугольника с координатами (Рр, lp).
Удельная работа приходящаяся на единицу массы (m) пробы RР(M) и на единицу объёма (V) пробы RР(V) определяют соответственно по формулам:
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом