40968

Прочность и удлинение трикотажа

Лекция

Производство и промышленные технологии

Прочность и удлинение клееных нетканых полотен зависит от вида волокнистого материала расположения волокон типа связующего его количества и характера распределения. Большое влияние на характер распределения и величину деформации растяжения материала в одежде оказывают конструктивные особенности одежды расположение швов в ней вид материала и его свойства условия окружающей среды и другие факторы. Растяжение материала в одежде при ее эксплуатации можно определить несколькими методами: непосредственным измерением методом нитки и...

Русский

2013-10-22

168 KB

3 чел.

Лекция № 2-5

Тема № 5 (продолжение)

Вопросы, рассматриваемые на лекции:

  1.  Прочность и удлинение трикотажа.
  2.  Прочность и удлинение нетканых полотен.
  3.   Растяжение материалов при изготовлении и эксплуатации швейных изделий
  4.  Многоцикловые характеристики при растяжении.

1. Прочность и удлинение трикотажа.

 

При расчете ориентировочных значений разрывной нагрузки трикотажа Ртр учитывают число нитей п, сопротивляющихся растягивающим усилиям в каждом петельном ряду или столбике, разрывную нагрузку нити Рр.н. и плотность полотна П — число петельных рядов (Пв) или столбиков (Пг), участвующих в разрыве. Расчет ведут по формуле

Ртрр.н. n П

Разрывную нагрузку по горизонтали для трикотажа главных переплетений, в котором n =1, рассчитывают по формуле

В трикотаже производных переплетений в каждом ряду имеются две нити, т. е. п=2.

Для трикотажа кулирных переплетений, в котором в каждой петле столбика имеются две ветви, п = 2,

В трикотаже основовязаных переплетений п≥З, и разрывную нагрузку, действующую по вертикали, рассчитывают с учетом этой величины.

Для трикотажа расчетное значение разрывной нагрузки, как правило, превышает значение нагрузки, полученное экспериментально, что объясняется, во-первых, неравномерностью нитей по прочности, и, во-вторых, сложным пространственным расположением нитей в петлях трикотажа относительно направления прикладываемого усилия.

Удлинение трикотажа значительно больше, чем тканей. В начале растяжения трикотажа происходит упорядочение петельной структуры, затем форма петель изменяется, одни участки распрямляются, другие изгибаются.

При приложении растягивающих усилий в направлении петельных столбиков (по вертикали) увеличиваются размеры петельных палочек и уменьшаются размеры игольных дуг и протяжек, т. е. уменьшается петельный шаг А и увеличивается высота петельного ряда В. При приложении усилий растяжения в направлении петельных рядов, наоборот, увеличиваются размеры дуг, протяжек и, следовательно, петельный шаг А и уменьшаются размеры петельных палочек, определяющих высоту петельного ряда В. Для каждого переплетения существуют предельные значения высоты петельного ряда В и петельного шага А.

Относительное разрывное удлинение элементарной ячейки по длине трикотажного полотна εB, %. определяется по формуле

εB ={100(Вmах - В0)}/В0,

а относительное разрывное удлинение ее по ширине полотна εг. % 1— по формуле

εг. ={100(Аmах- А0)} / А0,

где Вo, Ао — высота петельного ряда и петельный шаг исходного недеформированного образца, мм;

 Вmах и  Аmах — высота петельного ряда и петельный шаг к моменту разрыва образца, мм.

При переходе из одного участка петли в другой нить, напрягаясь, деформируется. Таким образом, прикладываемые нагрузки вызывают не только относительное перемещение нитей в петлях, но и изменение размеров самих нитей. Преобладание того или иного фактора зависит от соотношения сил, необходимых для растяжения нитей и их перемещения. Так как при растяжении трикотажного полотна наблюдается значительное увеличение углов обхвата нитей в петлях, в некоторых случаях сила, необходимая для смещения точек контакта, оказывается больше прочности нити, тогда нить разрывается, а полотно разрушается. Поскольку удлинение нити требует значительно больших усилий, чем изменение конфигурации петли, прирост длины нити на последних стадиях растяжения происходит при нагрузке, близкой к разрывной, и составляет небольшую долю от общего удлинения трикотажа.

Помимо изменения ориентации нити в петлях при растяжении трикотажа изменяется ориентация петельных столбиков и рядов относительно направления действия растягивающей силы. Это особенно заметно при растяжении трикотажного полотна под углами к петельным рядам и столбикам. Наибольшее растяжение трикотажного полотна происходит по ширине и в направлении под небольшими углами к петельным рядам (рис. 2.15).

2. Прочность и удлинение нетканых полотен.

 Прочность прошивных нетканых полотен определяется свойствами волокнистого холста и скрепляющей его ниточной сетки. При разрыве нетканого полотна, прежде всего, рвутся прошивные нити, а затем уже растаскиваются волокна холста. Разрывная нагрузка для прошивного нетканого полотна Рр.н.п может быть определена как сумма разрывных нагрузок для волокнистого холста Рх и нитей прошивной сетки Рс.

Рр.н.п = Рх + Рс

Прочность закрепления волокон в холсте значительно меньше прочности одиночных волокон и определяется в основном силами трения и сцепления волокон, зажатых в каждой петле. Поэтому при растяжении пробы (полоски) в направлении ориентации волокон происходит главным образом их растаскивание, а не разрыв. С увеличением массы волокон и их длины растут силы трения и сцепления, возникающие между волокнами, однако разрыва волокон, как правило, не наблюдается. В нетканом полотне двухгребеночного переплетения обеспечивается лучшее закрепление волокон, чем в полотне одногребеночного переплетения. Поэтому большая часть нетканых полотен, используемых для верхней одежды, вырабатывается с применением двухгребеночного переплетения.

Прочность прошивных нетканых полотен по длине больше, чем по ширине. В результате отделочных операций, главным образам валки, прочность по ширине таких полотен может быть увеличена почти вдвое. При этом полотна с более частой прошивкой, в которых движение волокон ограничено, меньше уплотняются в процессе валки и потому получают меньшее упрочнение. Разрывное удлинение прошивных нетканых полотен по ширине и длине очень различается. Однако при начальных нагрузках эти полотна имеют значительные деформации в обоих направлениях, что неблагоприятно отражается на устойчивости формы одежды в процессе носки.

Прочность и удлинение клееных нетканых полотен зависит от вида волокнистого материала, расположения волокон, типа связующего, его количества и характера распределения. Под действием растягивающих усилий происходят поворот и распрямление формирующих нетканые полотна волокон, растяжение распрямленных волокон и, наконец, перемещение волокон относительно друг друга. Разрывная нагрузка Рр.н.п клееных нетканых полотен рассчитывается по формуле

Рр.н.п = РвК,

где Рв — разрывная нагрузка волокон, расположенных в сечении пробы полотна;

К — коэффициент использования разрывной нагрузки волокон.

3. Растяжение материалов при изготовлении и эксплуатации швейных изделий

При изготовлении швейных изделий на операциях разбраковки, настилания, стачивания, формования - материалы испытывают действие небольших по величине нагрузок 1-2% разрывной. При этом деформации растяжения достигают 2-5% разрывного.

Величина и распределение деформации растяжения ткани по участкам одежды зависят от соответствия размера одежды размерам тела человека, его физического развития. С увеличением размеров тела человека изменяется не только удлинение ткани, но и характер распределения ее деформации по участкам одежды. Большое влияние на характер распределения и величину деформации растяжения материала в одежде оказывают конструктивные особенности одежды, расположение швов в ней, вид материала и его свойства, условия окружающей среды и другие факторы.

Наибольшее растяжение ткань испытывает на тех участках одежды, где при движении человека наиболее резко увеличиваются размеры его тела. Так при выполнении человеком резких движений на спинке и рукавах изделий в зонах, прилегающих к среднему и нижнему участкам проймы, ткань испытывает наибольшее растяжение 35 —40 % разрывного удлинения.

На участках одежды, расположенных на уровне плечевого пояса или линии талии, т.е. выше или ниже линии груди, растяжение ткани значительно меньше, чем в области средней и нижней частей проймы.

Растяжимость материалов на отдельных участках одежды необходимо учитывать при проектировании одежды.

Растяжение материала в одежде при ее эксплуатации можно определить несколькими методами: непосредственным измерением, методом «нитки» и тензометрированием.

При использовании метода непосредственного измерения предварительно на участке одежды в направлении нитей основы, утка или под углом к ним отмечают две точки. Далее, измеряя расстояние между этими точками до начала движения (человек находится в исходном положении) и в момент выполнения движения (на некоторое время движение должно быть задержано), определяют величину растяжения материала на данном участке. Этим методом можно определять растяжение материала только на отдельных, открытых, участках одежды при однократных движениях. Точность результатов измерения невысокая.

При использовании метода «нитки» на участке одежды в выбранном направлении отмечают две точки и между ними прокладывают отрезок хлопчатобумажной нитки в 6 сложений. Один конец нитки закрепляют в первой точке, а другой ее конец во второй точке протягивают в виде одного стежка через материал и оставляют свободным.

В исходном положении на нитке при входе ее в материал во второй точке делают отметку. В результате растяжения материала на данном участке и изменения расстояния между двумя заданными точками происходит перетягивание нитки за счет ее свободного конца. После выполнения одного движения на свободном конце нитки делают вторую отметку. Расстояние между двумя отметками на нитке и характеризует растяжение материала на данном участке в заданном направлении.

С помощью нитки можно измерять растяжение материала на различных участках одежды и при самых различных движениях. Точность измерения значительно выше, чем при непосредственном измерении.

Тензометрирование — наиболее совершенный и точный метод измерения деформации растяжения материала в одежде. Этот метод предусматривает использование упругого элемента в виде П-образной скобы (рис. 15), изготовленной из фосфористой бронзы толщиной 0,1—0,15 мм, с наклеенными на верхнюю часть тензорезисторами (проволочными датчиками сопротивления).

Рис. 15. Схема упругого элемента на иглах:

1-скоба; 2 — тензорезистор; 3 — игла; 4 — материал

Скоба на материале закрепляется с помощью игл. Применение упругих элементов в виде скобы позволяет измерять деформацию растяжения и сокращения материала на самых различных участках одежды при многократных движениях и с записью процессов деформации в виде осциллограммы.

4. Многоцикловые характеристики при растяжении

 При изготовлении и эксплуатации одежды материал испытывает многократно повторяющееся растяжение, которое вызывает изменение структуры материала и приводит к ухудшению его свойств. Этот процесс сопровождается изменением размеров и формы одежды, образованием на отдельных ее участках вздутий (в области локтя, колена и др.). Поэтому изучение поведения текстильного материала при воздействии на него многоциклового растяжения позволяет полнее оценивать его эксплуатационные и технологические свойства.

Процесс постепенного изменения структуры и свойств материала вследствие его многократной деформации называется утомлением. 

В результате утомления материала появляется усталость — нарушение или ухудшение свойств материала, не сопровождающееся существенной потерей массы.

Рассмотрим механизм растяжения материалов при многократном нагружении и растяжении. В начальный период многократного воздействия в соответствии с циклом «нагрузка — разгрузка» (порядка десятков и сотен циклов) материал деформируется, но его структура, как правило, стабилизируется. На этой стадии многократного растяжения вначале отмечается быстрый прирост остаточной циклической деформации - εоц.

Затем в результате некоторой упорядоченности структуры материала прирост пластической (остаточной) деформации, практически прекращается, а доля высокоэластической деформации, проявляющейся за время, совпадающее со временем отдыха в каждом цикле, возрастает.

Это объясняется тем, что в начальный период цикла, более подвижные и слабые связи нарушаются, перегруппировываются элементы структуры материала, сближаются соседние нити и волокна, возникают новые связи. Одновременно происходит ориентация волокон относительно осей нитей и молекулярных цепей полимера. В результате материал упрочняется и дальнейшее увеличение числа циклов многократного растяжения, не сопровождающееся ростом нагрузки (деформации) в каждом цикле, не вызывает заметного изменения структуры материала и его свойств, так как материал, претерпев структурны изменения в первый период, в дальнейшем приспосабливается к новым условиям. Внешние и внутренние связи, в условия установившегося режима растяжения проявляются в виде упругой и эластической циклической деформаций с малым периодом релаксации. В этих условиях материал в состоянии выдерживать десятки тысяч циклов без резкого ухудшения свойств.

В заключительной стадии многоциклового воздействия (десятки и сотни тысяч циклов) вследствие утомления материала наступает его усталость. Явление усталости наблюдается на отдельных, наиболее слабых участках или в местах, имеющих какие-либо дефекты. В этот период происходят интенсивный рост остаточно циклической деформации материала и его разрушение.

При многоцикловом растяжении материала получают следующие характеристики: выносливость, долговечность, остаточную циклическую деформацию и ее компоненты, предел выносливости.

Выносливость пр — число циклов, которое выдерживает материал до разрушения при заданной деформации (нагрузке) в каждом цикле.

Долговечность tp — время от начала многоциклового растяжения до момента разрушения при заданной деформации (нагрузке) в каждом цикле.

Остаточная циклическая деформация εоц, %, — деформация, накопившаяся за определенное, заданное число циклов.

Остаточная циклическая деформация состоит из пластической и высокоэластической, период релаксации которой превышает время разгрузки и отдыха в каждом цикле. Ее определяют по формуле

εоц = 100 оц /L0,

где оц — абсолютное удлинение пробы материала после заданного числа циклов; Lo — зажимная (рабочая) длина пробы материала:

оц = L1 - Lo,

где L1 — длина пробы к моменту разгрузки.

Практика показывает, что при сравнительно малой деформации (нагрузке), задаваемой в каждом цикле, материал может выдерживать большое число циклов без разрушения и без заметного нарастания остаточной циклической деформации. С учетом этого обстоятельства текстильные материалы принято характеризовать пределом выносливости.

Под пределом выносливости понимается то наибольшее значение деформации (нагрузки), задаваемое в каждом цикле, при котором материал выдерживает очень большое число циклов нагружения.

Для каждого материала предел выносливости устанавливается экспериментально.

Влияние некоторых факторов на многоцикловые характеристи.

1. С увеличением числа нитей на 10 см (петель) и заполнения ткани и трикотажа растет связанность их элементов и возрастает выносливость к многократным растяжениям. Материалы, характеризующиеся однородностью и устойчивостью связей, обладают большей выносливостью.

2. Способ приложения нагрузки. Нагрузки, многократно прикладываемые под разными углами относительно нитей основы или утка, приводят к накапливанию разной по величине остаточной деформации. Если нагрузка прикладывается под небольшим углом к нитям основы или утка, то структура изменяется незначительно и сравнительно медленно накапливается в материале остаточная циклическая деформация. При циклических нагрузках, действующих в направлениях, близких к углу 45°, наблюдаются многократный поворот нитей основы и утка в точках контакта и непрерывное изменение угла между нитями. В результате нити разрыхляются, структура материала расшатывается. Все это приводит к быстрому накапливанию остаточной циклической деформации.

3. Величина остаточной циклической деформации материала зависит от его волокнистого состава. Материалы, выработанные из волокон, обладающих большой упругостью (синтетические, шерстяные, натуральные шелковые и др.), при многоцикловом воздействии нагрузки характеризуются незначительной остаточной циклической деформацией.

Введение в состав материала волокон, обладающих малой упругостью, приводит к росту остаточной циклической деформации.

4. Величина нагрузки. Для всех материалов увеличение нагрузки (деформации) в цикле приводит к резкому снижению выносливости, интенсивному нарастанию остаточной циклической деформации.

Приборы для определения многоцикловых характеристик. Для многократного одноосного растяжения текстильных материалов предназначены приборы нескольких типов.

Различают приборы: сохраняющие в каждом цикле постоянство амплитуды 1) - абсолютной заданной циклической деформации;                              2)- относительной заданной циклической деформации; 3) заданной циклической нагрузки (механического давления).

К приборам первого типа относят: УП-1, ротационный пульсатор и ПКМ-1. На приборе УП-1 и ПКМ-1 многократное растяжение пробы осуществляется путем возвратно-поступательного перемещения зажима, который соединен со штоком, и под действием противовеса может перемещаться вверх, выбирая накапливающуюся остаточную циклическую деформацию в материале.

К приборам второго типа относится прибор Павловой в котором проба материала закрепляется в зажимах. При работе прибора путем вращения эксцентрика проба получает многократное растяжение. Под действием противовеса выбирается остаточная циклическая деформация, которая регистрируется самописцем. К приборам третьего типа относятся пульсаторы. Однако они имеют сложную конструкцию и используются редко.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51816. Спрощений розрахунок середнього балу класу при 12-бальній системі оцінювання 49 KB
  Середній бал класу (або іншої великої групи учнів, студентів, курсантів тощо) звичайно розраховується за формулою...
51817. Классификация уроков истории 45 KB
  Уроки основных типов в рамках традиционного обучения: Урок ознакомления с новым материалом; Урок закрепления изученного; Урок применения знаний и умений; Урок обобщения и систематизации знаний; Урок проверки и коррекции знаний и умений; Комбинированный урок. Урок ознакомления с новым материалом Основные этапы: сообщение темы цели задач урока и мотивация учебной деятельности; подготовка к изучению нового материала через повторение и актуализацию опорных знаний; ознакомление с новым материалом; первичное осмысление и...
51818. Урок є основною формою навчально-виховної роботи в школі 35 KB
  Від організації і вмілого проведення уроку у великій мірі залежить вирішення завдань навчання і виховання учнів. Під час організації будьякого уроку необхідно звертати увагу на раціональне використання часу. Структура уроку. Робоче місце має бути належно підготовлене натура і все необхідне встановлено до початку уроку.
51821. ЗІРКИ УКРАЇНСЬКОЇ РОК – МУЗИКИ 177.5 KB
  НАОЧНІСТЬ: відеозапис уривків концертів виконавців уривки; нотна хрестоматія портрети та фотографії гурту Океан Ельзи Т. Межу між напрямами рок – музики можна провести лише умовно оскільки творчість рок– гуртів містить елементи декількох з них. І сьогодні ми з вами будемо розмовляти про вітчизняний рок – гурт із такою романтичною назвою Океан Ельзи. Повідомлення учня – пошуковця творче домашнє завдання У 1992 році...
51822. 3 родиною та друзями 55 KB
  Ознайомити учнів з особливостями вживання структури used to. Продовжувати вдосконалювати техніку читання. Формувати навички діалогічного мовлення. Практикувати учнів у письмі. Виховувати інтерес до історії своєї родини.