Методы испытаний на растяжение

Полуцикловые разрывные характеристики при растяжении

Полуцикловые разрывные характеристики используют для оценки предельных механических возможностей текстильных материалов, они хорошо характеризуют структуру изучаемых материалов.

Прочность при растяжении

К характеристикам прочности относятся: Разрывная нагрузка Рр, (Ньютон - Н) - наибольшее усилие выдерживаемое образцом до разрушения.

Разрывное напряжение σ_Р, н/мм² - отношение разрывной нагрузки (Н), к площади поперечного сечения (мм²)

Разрывное напряжение определяют как временное сопротивление и поэтому принимают S=So, где So - площадь поперечного сечения образца до начала испытаний. а_Р - ширина полоски, мм Для волокон и нитей

Для изделий So=B - a_P мм² (10. 2) в - толщина, мм

Т - линейная плотность волокна или нити, текс, у - плотность вещества волокна или нити, мг/мм³.

Относительная разрывная нагрузка Ро для волокон и нитей

Ро сн/текс рассчитывается, как разрывная нагрузка на одну нить или волокно с линейной плотностью Т = 1 текс.

Ро=Рр/Т сн/текс (10. 4)

Для изделий определяется отношением разрывной нагрузки приходящейся на 1 мм ширины в пробной полоске материала, к поверхностной плотности М₂ этого материала

Расчетная (удельная) разрывная нагрузка Руд (Дан) структурного элемента показывает долю разрывной нагрузки пробной полоски изделия, приходящаяся на его структурный элемент (в ткани на одну нить основы или утка, а трикотаже - на один петельный ряд или петельный столбик) в зависимости от направления, по которому осуществляется разрыв образца.

К - отношение ширины полотна, применяемой для подсчета плотности (число нитей на 100 мм или петель на 50 мм), к ширине пробной полоски.

П - показатель плотности, той системы нитей или петель до которой осуществляется разрыв

2. Характеристики деформации:

Абсолютное разрывное удлинение l_Р, мм - приращение длины испытуемого образца к моменту разрыва

Lk - конечная (к моменту разрыва) длина испытуемого образца, мм

Lo - длина образца между зажимами, мм.

Относительное полное разрывное удлинение E_Р, % - это отношение абсолютного разрывного удлинения l_P (мм) к первоначально длине испытуемого образца Lo мм, выраженное в процентах

Растяжимость трикотажных полотен при продавливание шариком или мембраной, характеризуется стрелой прогиба к моменту разрушения образца в мм. Часто рассчитывается процентное увеличение площади поверхности испытуемого полотна ΔS по эмпирической формуле 10. 9.

f - стрела прогиба, мм

Комплексные показатели

Процесс растяжения хорошо описывается диаграммами растяжения, на оси абсцисс которых откладывается значения абсолютных или относительных удлинений, а на оси ординат соответствующие им усилия (нагрузки)

Из всего многообразия кривых растяжений изделий можно выделить три основных типа (рис. 10. 1.)

Рис. 10. 1. Кривые растяжения изделий различных типов

тип 1 - таким изделиям присущи небольшие деформации при высокой прочности, элементы структуры относительно хорошо ориентированы;

тип 2 - типичным являются большие растяжения и различные прочности, в зависимости от структуры;

тип 3 - образование кривых этого типа обусловлено тем, что в начале растяжения происходит ориентация структурных элементов, а затем разрушение сложившейся и образование новой структуры при которой деформация сильно увеличивается.

Для волокон и нитей, состоящих из целлюлозы (натуральных и упрочненных искусственных) является первый тип кривых растяжения, для шелка, шерсти и простых искусственных 2 - ой тип, а для ряда химических третий тип кривых. Характер кривых, полученных для тканей, зависит от их волокнистого состава, а для трикотажа и нетканых очень сильное влияние оказывает их структура. Многие разрывные машины имеют специальные устройства записывающие диаграммы растяжения в осях нагрузка - удлинение. При растяжении образцов материалов затрачивается определенная которая расходуется на преодоление энергии связи. Абсолютная работа разрыва Rp, (Дж), определяется как работа, совершаемая внешними силами при растяжении образца до разрушения. Если на материал действует нагрузка Р и материал при этом получает удлинение dl (dδ), то значение элементарной работы будет определяться как произведение нагрузки на приращение длины

Полная работа, затраченная на разрыв R расчитывается путем интегрирования

Усилие Р является функцией от удлинения l

Подставляя формулу 10. 12. в формулу 10. 11 имеем

Численное значение полной работы Rp соответствует площади, ограниченной кривой расстояния с осью абсцисс и перпендикуляром, опущенным на ось из точки соответствующей разрывной нагрузки 10. 2.)

Рис. 10. 2. Определение работы разрыва по диаграмме растяжения в осях нагрузка (Р ), удлинение (l)

Площадь под кривой можно определить планиметрированием. На практике работу разрыва Rp подсчитывают по формуле (10. 14)

R_P=Pp•lp•η Н см (10. 14)

η - коэффициент полноты диаграммы.

Коэффициент полноты диаграммы определяется отношением фактической, интегральной площади под кривой растяжение Sф, к площади прямоугольника S, ограниченного координатами Рр и lр. Если считать погонную массу диаграммной бумаги одинаковой, то отношение площадей можно заменить отношением масс бумаги mф площадью Sф к массе бумаги площадью S.

Удельная работа разрыва rP, Дж/г - рассчитывается для материалов различной массы, как отношение! абсолютной работы разрыва Rp (Дж) к массе испытуемого образца mобр в граммах.

Объемная работа разрыва Tv, Дж/см³, пок отношение абсолютной работы разрыва Rp (Дж ему рабочей части пробы испытуемого материала см³.

Методы испытаний на растяжение

Методы испытаний на растяжение разделяются на одноосное и двухосное, при динамическом и статическом растяжении, продавливание мембраной и шариком, метод испытания на раздирание.

Одноосное растяжение является наиболее распространенным видом испытаний для определения полуцикловых разрывных характеристик нитей, тканей, трикотажа и нетканых материалов.

Показатели полуцикловых характеристик определяют на приборах, которые условно можно разделить на три группы:

приборы, в которых соблюдается закон постоянства скорости движения нижнего зажима, сообщающего растяжение. К ним относятся разрывные машины с различными силоизмерителями (наиболее распространены маятниковые разрывные машины). В зависимости от скорости движения эти приборы делят на медленно действующие и быстро действующие. Первые называют статическими, вторые динамическими (ударными);
приборы второй группы в которых соблюдается закон постоянства скорости возрастания усилий, к ним относятся весовые и приборы с наклонной плоскостью. Машины данного типа, в основном, используются для волокон и нитей, они являются более совершенными по сравнению с первой группой, но такой вид деформации редко встречается в условиях переработки и эксплуатации;
приборы третьей группы, являются наиболее распространенными в мире, в них в качестве силоизмерителей используются различные электрические датчики (емкостные, индукционные и т. д.). Кроме этого приборы этой группы выпускаются в комплекте с электронно вычислительными устройствами, позволяющими осуществлять запись и обработку результатов измерений.

Испытания, для получения полуцикловых разрывных характеристик тканей, трикотажа и нетканых материалов, проводятся на образцах различной формы (рис. 10. 3.)

Рис. 10. 3. Виды прямоугольных образцов и способы их закрепления в зажимах разрывной машины

Для прямоугольных образцов наиболее часто встречаются следующие методы:

«Стрип – метод» (рис. 10. 3. а) - образец зажимается по всей ширине и имеет строго определенную В - ширину и L - длину. Для обычных испытаний тканей различного волокнистого состава В=25 cm, L= 50см. Для арбитражных испытаний для всех тканей, L=200mm, В= 50мм, а для шерстяных тканей L= 100 мм, а В=50 мм. Трикотаж и нетканые материалы имеют длину пробы L= 100 мм, а ширину В= 50 мм. Этот метод является стандартным в России и ряде зарубежных стран.
«Грэб – метод» (рис. 10. 3. 6). Образец вырезают без специального сохранения его размеров, так чтобы зажим по ширине занимал часть образца. Этот метод является стандартным. как и первый. в США
«Полугрэб – метод» (рис. 10. 3 в). Один конец образца зажат по «стрип – методу», Другой по «грэб – методу». Этот метод мало распространен, т. к. не имеет существенных преимуществ.
«Метод двойной лопаточки» (рис. 10. 3. г.) Образец имеет прямоугольную форму, но в зажимах закреплен особо. Применим для трикотажа, т. к. позволяет получить более равномерное распределение усилий по длине образца.
«Метод образцов сшитых в кольцо» (рис. 10. 3. д.). Зажимы имеют форму валиков. Этот метод применяется для толстых изделий, которые трудно закрепляются в обыкновенных зажимах, и сильно растяжимых.

Так как отдельные детали одежды кроятся под различными углами к направлению основы или утка, представляет интерес определение полуцикловых характеристик на пробных полосках имеющих наклонное расположение нитей основы и утка. Текстильные полотна, особенно ткани, имеющие различные виды повреждений, испытывают деформации, проводящие к их раздиранию. Например, ткани предназначенные для зонтиков, палаточные, обувные и т. д.

Особенностью раздирания полотен является концентрация усилий на малых участках образцов. В этом случае происходит последовательный разрыв поперечных, к направлению разрушения, нитей. На диаграмме растяжения в осях « удлинение - нагрузка « (рис. 10. 4) появляются характерные пики, соответствующие моменту разрыва очередной нити или группы нитей.

Рис. 10. 4. Диаграмма растяжении при раздирании ткани.

На разрывной машине регистрируют максимальную нагрузку, которая проявляется при раздирании участка ткани определенной длины, в зависимости от способа испытания. Существует значительное число различных методов, из которых в России стандартным является метод прямоугольного образца с одним продольным разрезом (рис. 10. 5а.)

Рис. 10. 5. Методы раскроя образцов и способы их заправки при испытании на раздирание.

При испытании образца с двумя продольными направлениями надреза (язычковый метод) (рис. 10. 5. б) происходит раздирание в двух Точках и усилие удваивается, а его характер изменения аналогичный предыдущему способу (рис. 10. 4.)

На рис. 10. 5. b. представлен так называемый метод « гвоздя «. На заостренный стержень накалывают середину пробы, а сам стержень располагается в нижнем зажиме, который состоит из двух пластин с отверстием для него. Существуют и другие, менее распространенные методы испытания на раздирание образцов.

Двухосное растяжение изделий представляет из себя одновременное деформирование в двух перпендикулярных друг к другу направлениях, которое может осуществляться в плоскости образца или перпендикулярно его поверхности.

При двухосном растяжении в плоскости пробы возможны два способа испытаний:

деформирование образцов в двух взаимно - перпендикулярных направлениях с одинаковой скоростью;
предварительное деформирование на заданную величину в одном направлении и постепенно возрастающая деформация в другом.

Образцы могут быть в виде крестообразной формы, прямоугольной и круглой. Для трикотажа, чаще всего, используют методы продавливания шариком или мембраной, обеспечивающими деформирование перпендикулярное поверхности образцов.

Значение основных полуцикловых разрывных характеристик волокон и нитей при растяжении приведены в таблице 10. 1 для тканей,10. 2 для трикотажа и для нетканых полотен 10. 3.

Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 50; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!