Напівциклові розривні та нерозривні характеристики матеріалів при одновісному розтягуванні та роздиранні. Методи їх визначення, прилади, що використовуються

Класифікація характеристик механічних властивостей матеріалів для виробів легкої промисловості за різними ознаками.

Для оцінки механічних властивостей текстильних матеріалів використовують більше 50 різних характеристик, які підрозділяють на типи залежно від характеру деформації (розтягування, стиснення, згинання, кручення).

Характеристики кожного типу, у свою чергу, діляться на класи залежно від повноти здійснення циклу механічної дії навантаження-розвантаження- відпочинок.

Сутність визначення напів-, одно- та багатоциклових характеристик

Характеристики, одержані при здійсненні частини випробувального циклу (навантаження-розвантаження або тільки навантаження), називають напівцикловими. Характеристики, які одержують при здійсненні одного повного циклу нагрузка-разгрузка-відпочинок, називають одноцикловими. Характеристики, одержані при багатократних повтореннях повного циклу – багатоцикловими.

Напівциклові розривні та нерозривні характеристики матеріалів при одновісному розтягуванні та роздиранні. Методи їх визначення, прилади, що використовуються.

До основних характеристик відносяться наступні показники механічних властивостей: - розривне навантаження Рр (Н) – найбільше зусилля, яке витримується одиничною пробою до розриву; - відносне розривне навантаження (питоме розривне навантаження) Ро (кН×м/кг) – характеризує розривне навантаження текстильних полотен в залежності від ширина проби і поверхневої густини матеріалу:

Показники властивостей, одержані при розтягуванні матеріалу до розриву, характеризують опір матеріалу руйнуючим механічним діям.

·

відносне розривне навантаження (питоме розривне навантаження) Ро (кН×м/кг) – характеризує розривне навантаження текстильних полотен в залежності від ширина проби і поверхневої густини матеріалу:

де Мi– поверхнева густина матеріалу г/м²

а – робоча ширина смужки проби, мм

·

Розривне напруження σ (Па) – відносне навантаження, що виражає відношення розривного навантаження Рр до площі S поперечного перетину одиничної проби:

· Розривне навантаження при продавлюванні Рn(даН) – це найбільше навантаження, що витримується матеріалом при продавлюванні його кулькою.

·

Абсолютне подовження при розриві (розривне подовження):

де Lк– кінцева довжина одиничної проби, мм;

Lо– початкова довжина зразка, мм

Відносне подовження при розриві ε_р– це подовження при розриві виражене у відсотках від первинної довжини

·

Абсолютна робота розриву Rp(Дж) – робота, зроблена зовнішніми силами при розтягуванні одиничної проби до руйнування

де η – коефіцієнт повноти діаграми

Коефіцієнт η визначається відношенням фактичної площі під кривою розтягування Sф до площі прямокутника S, обмеженого координатами Рp і lp (рис.20):

Чим більше η, тим більше робота, скоювана матеріалом при

розтягуванні до розриву.

Питома робота розриву r_р(Дж/г) – робота руйнування структури,

віднесена до одиниці маси

де Mр– маса робочої частини смужки проби,(г)

Об'ємна робота розриву r_v (Дж/см³) – робота розриву, отне-сінна до об'єму робочої частини зразка:

де V_р– об'єм робочої частини одиничної проби, см³

Разом з цим, важливим показником, що характеризує механічні

властивості текстильних матеріалів, є жорсткість матеріалу.

Розтягування зразка в одному напрямі, коли зовнішні сили, що

розтягують, діють в площині виробу, по якій-небудь прямій, називається одноосним.

Одноосне розтягування елементарної проби текстильних полотен

відбувається роздільно по напрямах: вздовж або поперек полотен, в деяких випадках під різними кутами до подовжнього і поперечного напряму полотна.

Найпоширенішим і універсальним методом визначення розривних характеристик є просте одноосне розтягування за допомогою прямокутних зразків.

Для визначення розривних характеристик застосовуються різні форми зразків. 1. Зразок строго певної ширини, затискається по всій ширині (даним метод називається «стрип-метод») (рис. 5.1, а);

2. Зразок вирізується без ретельного визначення його розміру по ширині, затиск по ширині частини зразка (цей метод називається «греб-методом») (рис. 5.1, б);

3. Затиск одного кінця зразка по стрип-методу, а інший – по греб-методу; такий комбінований спосіб скорочено називається «напівгреб-метод» (рис. 5.1, в);

4. Випробування зразків, за формою близьких до прямокутних, але закріплених особливим способом. Зразок має форму подвійної лопатки (рис. 5.1, г);

5. Випробування зразків, зшитих в кільце, в цьому випадку зразок надягають на два вали, замінюючі затиски (рис. 5.1, д).

Четвертий метод рекомендований для випробування трикотажних полотен з метою отримання рівномірного розподілу зусиль в зразку

Міцність на роздирання

Оскільки окремі деталі одягу при викроюванні формуються під різними кутами до ниток основи і утоку, тканини мають анізотропну структуру, їх міцність в різних напрямах неоднакова. При додаванні зусиль розтягування під кутом до ниток основи і утка міцність тканини менше ніж при додатку цих зусиль в подовжньому або поперечному напрямі. Це зв'язано з тим, що у проб, вирізаних під кутом до ниток основи і утка, обома затисками розривної машини затискається лише частина ниток. Але і міцність цієї затисненої частини ниток використовується не повністю, оскільки нитки розташовуються під кутом до діючої сили. При розтягуванні тканини в напрямі під кутом 45° до ниток основи спостерігається помітне збільшення міцності, що пояснюється тим, що розтягуюче зусилля починає сприйматися нитками обох систем. При розтягуванні тканини у напрямі напрямком розтягнення доводяться на одиницю її довжини.Число згинаннів нитки, у свою чергу, залежить від виду переплетення і числа ниток на одиницю довжини тканини, а глибина вигину – від товщини ниток перпендикулярної системи і фази будови тканини. Цим пояснюється велике подовження тканин полотняного переплетення.В процесі експлуатації тканини піддаються різним видам місцевих пошкоджень (надрізи, надриви, проколи), тобто піддаються різним зусиллям на роздирання. Особливістю роздирання полотен є концентрація розтягуючих зусиль на малій ділянці проби аж до одиночних ниток. За таких умов в елементарній пробі рвуться по черзі поперечні нитки. На рис. 5.2 наведено форми одиничних проб і схеми їх заправки в затиски розривної машини. При прямокутній пробі розпрямляють кінці розрізаної частини смужки і заправляють в затиски розривної машини.

Однією з найсучасніших розривних машин для випробування тканин і інших виробів є машина «Інстрон».

Одноциклові характеристики при розтягуванні. Сутність релаксаційних процесів у виробах, релаксація деформації та напруження при розтягуванні. Методи визначення розтягування при навантаженнях, менших за розривні (прилади "Стойка", релаксометр ПР-2, "метод нитки").

Характеристики релаксацій залежать від волокнистого складу і будови матеріалу і багато в чому визначаються властивості волокон (ниток). При розтягуванні виробу під дією навантаження виникають порушення зовнішніх і внутрішніх зв'язків, що приводить до його деформації. При цьому в основному значна деформація матеріалу відбувається в початковий період навантаження, а потім деформація поступово затухає і припиняється, встановлюється рівноважний стан. Загальна деформація полотен lз складається з трьох складових:

пружної, еластичної і пластичної.

Пружна деформація ln розвивається в текстильних матеріалах з величезною швидкістю, тобто практично миттєво. При знятті діючої на матеріал навантаження спостерігається дуже швидке зникнення пружної деформації, оскільки взаємодія між окремими елементами структури виробу була в основному збережена.

Еластична деформація lе розвивається в часі з невеликими швидкостями. Ця деформація виникає внаслідок зміни зовнішніх і внутрішніх зв'язків під дією зовнішньої сили. Після припинення дії зовнішньої сили текстильний виріб прагне прийти у властивийй йому рівноважний стан, але на це потрібен певний час.

Пластична деформація lпл є слідством незворотнього зсуву окремих елементів структури текстильних виробів. Тому такий вид деформації виникає не відразу, а поступово. Після зняття навантаження деформація не зникає, а залишається в самому виробі, нитках і волокнах.

На стійках-релаксометрах можна вести випробування як з постійним

навантаженням на пробу, так і постійним подовженням

На рис. 3.50 представлена схема стійки – релаксометра для випробувань

при постійному заданому подовженні. Пробні смужки 3 заправляють у верхній 2 і нижній 5 затиски, відповідно укріплені на нерухомій 1 і рухомої 4 планках. Обертаючи гвинт 7, штурвальним колесом 8 переміщають нижню планку із затисками, надаючи пробним смужкам задану деформацію.

Після закінчення заданого режиму навантаження (1-1,5г) смужки

звільняють з нижнього затиску. Міліметровою лінійкою 6 виміряють

довжину пробних смужок зразу ж після розвантаження і після 2 годин відпочинку.