материалка

Классификация характеристик растяжения материала. Где в одежде встречается деформация растяжения.

Текстильные материалы в одежде чаще всего испытывают деформацию растяжения.

Классификация характеристик, получаемых при растяжении материала, представлена на схеме.

Полуцикловые разрывные характеристики используются для оценки предельных механических возможностей текстильных материалов. По ним судят о степени сопротивления материала .

Одноосное растяжение. Показатели полуцикловых характеристик устанавливают при растяжении материала на разрывных машинах.

При испытании текстильных материалов на одноосное растяжение получают следующие основные характеристики механических свойств.

Разрывная нагрузка Рр – усилие, выдерживаемое пробами материала при растяжении их до разрыва. Выражается в ньютонах(Н) или деканьютонах(даН) ; 1даН =10Н = 1,02кгс.

Удлинение при разрыве (разрывное удлинение) – приращение длины пробы материала к моменту её разрыва. Абсолютную величину удлинения lр, мм, получают как разность конечной Lк и первоначальной Lо длин проб. Относительную величину удлинения материала к моменту его разрыва εр определяют как отношение абсолютной величины удлинения lр к первоначальной длине Lо и выражают в долях единицы :

или в процентах:

‑­

Также принято определять удлинение при стандартной разрывной нагрузке - приращение длины растягиваемой пробы в момент достижения разрывной нагрузки, предусмотренной стандартами или ТУ на материал.

При одноосном растяжении пробы наблюдается уменьшение её поперечных размеров . Это характерно для всех текстильных материалов . Наиболее значительно уменьшаются размеры в середине пробы. Это свойство оценивают коэффициентом поперечного сокращения К – отношением относительного сокращения пробы к относительному удлинению

Для текстильных материалов К=0,5 – 1,3.

Для всех ТМ показатели разрывной нагрузки и разрывного удлинения являются важными стандартными показателями. Их несоответствие ГОСТам и ТУ - один из признаков недоброкачественности материала. При оценке механических свойств ТМ важно также и характер зависимости нагрузка – деформация материала.

Зависимость между нагрузкой Р и удлинением ε материалов в общем виде следующая:

Р = а*ε ,

где а и n – коэффициенты, значения которых зависят от вида материала и его структуры.

Для оценки прочностных свойств ТМ применяют также другие характеристики.

Удельную разрывную нагрузку Руд , Н*м/г:

Руд = Рр /b Мs

Где Рр - разрывная нагрузка, Н; b – ширина пробы материала; Мs - поверхностная плотность материала, г/м².

При растяжении проб материала затрачивается определённая работа, которая расходуется на преодоление энергий связи в материале. Если на ‑­

материал действует нагрузка Р и материал при этом получает удлинение dl , то значение элементарной работы dR определяется:

dR = Р dl

Одноосное раздирание

При эксплуатации одежды туристских палаток, чехлов и других изделий из тканей, в концах карманов, клапанов возникают значительные механические напряжения, которые концентрируются на незначительном участке ткани, на группе нитей или даже на одной из них, вызывая разрушение ткани.

Усилие, даН(кгс), необходимое для разрыва специально надрезанной пробной полоски, называют раздирающей нагрузкой.

Существуют две группы методов испытания тканей на раздирание:

при первом происходит разрыв нитей, расположенных перпендикулярно направлению прикладываемой нагрузки;

при втором – разрываются нити, расположенные вдоль направления действующей нагрузки.

Испытания различных тканей на раздирание свидетельствуют о том, что структура материала оказывает существенное влияние на показатели раздирающей нагрузки. При увеличении в переплетении длины перекрытий, уменьшении числа нитей на 10см ткани прочность ткани на раздирание возрастает. Показатели раздирающей нагрузки зависят от коэффициента уплотнённости ткани: чем выше коэффициент, тем выше раздирающая нагрузка. Коэффициент наполнения ткани также существенно влияет на раздирающую нагрузку.

Для выработки тканей, обладающих высокой прочностью при раздирании, следует увеличивать число нитей на 10 см разрываемой системы нитей или уменьшать число нитей на 10 см противоположной системы, применять в разрываемой системе нити повышенной прочности, использовать гладкие нити с малым коэффициентом тангенциального сопротивления.

Двухосное и пространственное растяжения.

При изготовлении швейных изделий (особенно формовании деталей), а также при эксплуатации одежды, парашютов , зонтов, парусов и других изделий из ТМ в результате действия нагрузок происходит их растяжение одновременно в разных направлениях. В этом случае напряжения и деформации неодинаковы в различных направлениях и зависят от строения и свойств материалов, а также вида, размеров изделия и других факторов.

Двухосное растяжение – одновременное деформирование материала в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Пространственное растяжение материал получает в основном при действии нагрузки, прикладываемой перпендикулярно плоскости материала. Нагрузки такого вида материал испытывает при продавливании его шариком или мембраной. При продавливании материала шариком центральная часть его получает наибольшее напряжение , здесь в основном происходит разрушение материала. В первую очередь разрушается та система, которая характеризуется меньшим удлинением и прочностью.

ТМ при растяжении с помощью мембраны разрушаются одновременно на значительной части испытываемой пробы. При этом форма образующейся поверхности пробы существенно отличается от правильной формы шарового сегмента, что свидетельствует о сложном характере деформации и разрушения этих материалов.

Полуцикловые неразрывные характеристики

К ним относят: усилие Рε(t), развиваемое в материале при его растяжении на заданную величину ε за определённое время t; удлинение материала ε р(t)

при действии заданной нагрузки (усилия) Р в течение определенного времени t.

Характерная особенность ТМ – их значительная растяжимость. При этом зависимость между нагрузкой и удлинением имеет сложный характер , свидетельствующий об изменении жесткости материала по мере его растяжения. Показатель жёсткости выступает как характеристика сопротивления материала, его структурных элементов деформированию. ‑­

Легкорастяжимые материалы обладают меньшей жёсткостью , малорастяжимые – большей.

В качестве одной из характеристик жёсткости ТМ при растяжении используется модуль жёсткости Е(модуль продольной упругости). Модуль жёсткости оценивается отношением напряжения σ, развиваемого в материале, к относительной деформации материала ε .

Е = σ/ ε

При растяжении упругих материалов модуль жёсткости достаточно полно характеризует их жёсткость. Для ТМ модуль жёсткости целесообразно оценивать напряжением, вызывающим удлинение материала на 1 %,т.е. напряжением в начальной стадии деформирования, при котором материал сопротивляется изменению формы и размеров

Одноцикловые характеристики

В швейном производстве, в частности при разматывании рулона полотна, настилании его для раскроя, выполнении швов, ВТО материалы подвергаются действию небольших по величине нагрузок, значение которых составляет 1 – 2 % разрывных.

В зависимости от способности материала сопротивляться этим воздействиям устанавливаются режимы технологических операций.

При эксплуатации одежды материалы, из которых она изготовлена, в редких случаях подвергаются однократному воздействию непрерывно возрастающей и доходящей до разрушающей нагрузки. Обычно материалы деформируются в результате действия усилий , величины которых значительно меньше разрывных. При производстве одежды и её эксплуатации на материал действуют небольшие нагрузки, которые, чередуясь с разгрузкой и отдыхом, расшатывают структуру материала и приводят к его ослаблению, что ухудшает внешний вид одежды.

Ткани, нетканые полотна и трикотаж имеют сложное строение, которое в значительной степени влияет на их деформационную способность, на характер развития релаксационных процессов.

Релаксационными называют процессы , протекающие во времени и приводящие к установлению равновесного состояния материала. Наиболее широко изучается релаксация деформации материала при действии на него постоянной нагрузки меньше разрывной. При приложении к материалу постоянной нагрузки он начинает деформироваться(растягиваться). Такой процесс называют ползучестью или упругим последействием.

В начальный период приложения нагрузки происходит значительная деформация. С течением времени она постепенно затухает и при достижении определённой величины, соответствующей данной нагрузке, деформация прекращается – устанавливается равновесное состояние. Деформация материала зафиксированная в этот момент, определяет величину полного удлинения l.

l =LK – L 0

LK - длина пробы материала, измеренная к моменту окончания действия на него заданной нагрузки; L 0- первоначальная длина пробы материала.

Полная деформация, проявляющаяся в материале при действии постоянной нагрузки, слагается из трёх компонентов: упругой, высокоэластической и пластической.

^ Упругая часть lу полной деформации ТМ возникает при появлении энергии, вызванной упругим (обратимым) изменением связей. В первый период действия нагрузки упругая часть деформации - результат незначительного изменения внешних связей , определяемых силами трения и сцепления между волокнами, проявлением межмолекулярных связей.

С ростом полного удлинения материала изменяются внутренние связи – межволоконные и межмолекулярные в волокнах.

Возникновение высокоэластической части lэ – изменяющейся во времени части полной деформации – объясняется тем, что связи, проявившиеся в первый момент по мере действия внешних сил продолжают накапливать энергию , что приводит к появлению внутренних напряжений, ‑­

способствующих обратимости высокоэластической части деформации. Данная часть проявляется в течение длительного времени.

Пластическая часть lп полной деформации появляется в материале вследствие необратимого изменения (нарушения) внешних и внутренних связей. Под действием нагрузки в результате накопления энергии происходит нарушение связей, сопровождающееся

Перегруппировкой элементов структуры материала. Происходит необратимое сближение нитей и перемещение их в точках контакта, увеличиваются изгибы одних и распрямление нитей либо меняются изгибы всех нитей и т.п.

После освобождения материала от действия нагрузки происходит обратный релаксационный процесс.

Полная абсолютная деформация растяжения, развившаяся в маетриале к моменту разгрузки, слагается из трёх частей:

l=lу + lэ+ lп;

Многоцикловые характеристики.

При изготовлении швейных изделий, а также при эксплуатации одежды материал испытывает многократно повторяющееся растяжение, которое вызывает изменение структуры материала и приводит к ухудшению свойств. Этот процесс сопровождается изменением размеров и формы одежды, образованием на отдельных участках вздутий (в области локтя, колена)

Изучение поведения ТМ при воздействии на него многоциклового растяжения позволяет полнее оценивать его эксплуатационные и технологические свойства.

Процесс постепенного изменения структуры и свойств материала при многократной деформации называют утомлением. Появляется усталость материала – нарушение или ухудшение свойств материала, не сопровождающееся существенной потерей массы.

При многоцикловом растяжении материала получают следующие характеристики:

Выносливость пр– число циклов, которое выдерживает материал до разрушения при заданной деформации в каждом цикле.

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

^ Остаточная циклическая деформация εо.ц % деформация накопившаяся за определённое, заданное число циклов. Она состоит из пластической и высокоэластической, период релаксации которой превышает время разгрузки и отдыха в каждом цикле.

εо.ц= 100 lо.ц/L0

lо.ц - абсолютное удлинение пробы материала после заданного числа циклов;

L0- рабочая длина пробы материала.

Практика показывает, что при сравнительно малой деформации , задаваемой в каждом цикле, материал может выдерживать большое число циклов без разрушения и без заметного нарастания остаточной циклической деформации. Поэтому ТМ принято характеризовать пределом выносливости – наибольшим значением деформации, задаваемым в каждом цикле.

^ Где в одежде встречается деформация растяжения.

При эксплуатации одежды в направлении нитей основы растяжение ткани больше, чем в направлении утка наибольшее удлинение ткани происходит в рукавах, области локтя, колена. Наибольшее растяжение ткань испытывает на тех участках одежды, где при движении человека наиболее резко увеличиваются размеры его тела. Установлено, что при выполнении человеком резких движений на спинке и рукавах изделий в зонах, прилегающих к среднему и нижнему участку проймы , ткань испытывает наибольшее растяжение.

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