Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Техническое регулирование


Нетканых, искусственных и композицион. материалов/Техническое регулирование/Определение свойств текстильных материалов в динамических условиях их эксплуатации

Определение свойств текстильных материалов в динамических условиях их эксплуатации

13 января 2003
Технический текстиль №5, 2003

Лапшин Валерий Васильевич
Смирнова Надежда Анатольевна

 Отношение текстильного материла к изгибу традиционно оценивается жесткостью (способностью сопротивляться изменению формы в результате действия внешней силы) и упругостью (способностью разглаживаться, восстанавливая свое первоначальное состояние.) В данной работе для оценки деформационных свойств текстильного материала после изгиба предлагается использовать комплекс показателей, позволяющий оценить кинетику восстановления  первоначального состояния.

Для получения более достоверной информации о технологических свойствах текстильного материла целесообразнее проводить динамические испытания, при которых имеют место кратковременные воздействия на материал. Существующие стандартные методы испытания материалов на  изгиб реализуют, в основном, статический характер. Такой вид испытаний текстильных материалов часто не отвечает и условиям эксплуатации  изделий, когда действуют кратковременные, сравнительно малые по величине нагрузки.

Важнейшими технологическими и эксплуатационными показателями материалов являются их свойства при изгибе - жесткость, упругость, остаточная деформация. Стандартные методы для определения жесткости на изгиб, как и любые другие механические методы, имеют существенную инструментальную погрешность. Кроме того, принятые методики исследования не дают полного представления о поведении текстильного материала при изгибе.

Для получения сведений о скорости и степени восстановления материала после снятия изгибающего усилия предлагается новый метод с динамическим характером испытаний. Метод реализуется с помощью автоматизированного устройства (рис. 1, рис. 2), позволяющего зафиксировать время восстановления пробы (t) после снятия изгибающей нагрузки, т.е. получить количественную оценку упругих свойств материалов при изгибе - «живость», а также определить остаточную деформацию по величине остаточного угла после изгиба материала. После раскрытия консольно закрепленной пробы устройство позволяет зафиксировать свободно затухающие колебания, характеризующие жесткость материала.

Аппаратные средства устройства позволяют дать графическое изображение данных (рис. 3) и определить комплекс характеристик: живость; остаточный угол; коэффициент жесткости.

При определении  коэффициента жесткости в динамических условиях возникают сложности, связанные с вычислением периода колебаний, так как довольно трудно установить моменты начала и окончания отсчета времени. В данном случае избежать подобных проблем помогает применение вычислительной техники для обработки результатов эксперимента. Вычисление периода колебаний с помощью ЭВМ происходит быстро и с высокой точностью.

Колебания полоски материала имеют затухающий характер. Затухание происходит под действием сил внутреннего трения, сопротивления воздуха и т.д., но основным видом сопротивлений в данном случае является сопротивление деформации. Если предположить, что величина сопротивления в простейшем приближении пропорциональна первой степени скорости деформации, то уравнение колебаний консольно закрепленной полоски выглядит следующим образом:

  ,   (1)

где с - коэффициент жесткости;  m - масса полоски материала; - сила сопротивления; a - коэффициент пропорциональности.

При малом значении сопротивления (k>n) колебания имеют периодический характер с постепенно убывающей амплитудой и изменяющимся периодом. Анализ колебательного движения образцов различных материалов показал, что при быстром изменении амплитуды период колебаний изменяется весьма незначительно, поэтому при практических расчетах периода колебаний сопротивлением можно пренебречь и рассматривать случай простейшего колебательного движения. Период колебаний рассчитывается по формуле:

  ,   (2)

откуда коэффициент жесткости находится как:

  ,   (3)

Проведенные эксперименты показали, что некоторые материалы не восстанавливают свое первоначальное состояние после изгиба. Имеет место остаточная деформация, оценить количественно которую предлагается по величине остаточного угла (рис. 4), рассчитываемого по формуле:

  ,   (4)

где Aк - конечный код, поступающий с АЦП от фотодатчика;  и  - коэффициенты статической характеристики; Lсв - длина  консольно закрепленной полоски материала.

Информация о комплексе характеристик - живости материалов, жесткости и остаточной деформации после изгиба позволяет прогнозировать надежность формы швейных изделий в эксплуатации. В процессе совершения человеком различных видов движений материалы в деталях одежды изгибаются. И от того, насколько быстро и в какой степени восстановится форма деталей, зависит стабильность формы изделия в целом. Возможность реализации динамического характера испытаний материалов на изгиб позволяет обоснованно подойти к выбору конструктивного решения, обеспечивающего формоустойчивость и комфортность изделия. Чем больше значение остаточного угла, тем меньше формоустойчивость текстильного материала, а следовательно, и швейных изделий, изготавливаемых из него.

ПРИМЕЧАНИЯ

Информация, содержащаяся в данной статье, изложена в рамках доклада на Международной научной конференции «Роль предметов личного потребления в формировании среды жизнедеятельности человека»  (4-5 декабря 2002 г., Москва, МГУДиТ).

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ