Способ определения деформационных свойств текстильных материалов при растяжении

 

Использование: испытание текстильных материалов. Сущность изобретения: способ заключается в том, что один конец материала неподвижно закрепляют, другой конец принудительно перемещают, растягивая материал по определенному закону с заданными амплитудой и частотой при постоянной предварительной деформации. Производят три и более записей изменения натяжения материала за малые интервалы времени. Затем определяют деформационные коэффициенты жесткости и вязкости материала при многоцикловом растяжении по формулам. Положительный эффект: способ позволяет определять жесткость и вязкость текстильных материалов при многоцикловом растяжении. 3 ил.

Изобретение касается испытаний текстильных материалов и может быть применено для определения деформационных свойств текстильных нитей и тканей при растяжении.

Известны способы определения деформационных коэффициентов текстильных материалов при малоцикловом растяжении, возникающем от действия тела, совершающего в связи с нитью свободные затухающие колебания [1] Недостатком этих способов является то, что они не учитывают изменений деформационных коэффициентов нити и ткани с течением времени их многоциклового растяжения.

Цель изобретения определение деформационных коэффициентов нити и ткани с течением времени их многоциклового растяжения, сокращение записей процесса деформирования материала и повышение точности результатов определения.

Для этого в способе, заключающемся в том, что один конец материала неподвижно закрепляют, другой конец принудительно перемещают, растягивая материал по определенному закону с заданной амплитудой h и частотой ω при постоянной предварительной деформации. При этом производят три и более записей изменения натяжения материала за малые интервалы времени. Затем по нижеприведенным формулам определяют деформационные коэффициенты жесткости и вязкости материала при многоцикловом растяжении.

На фиг. 1 показана схема установки для многоциклового растяжения нити; на фиг. 2 диаграмма натяжения нити; на фиг. 3 фрагмент диаграммы натяжения нити для цикла нагрузка-разгрузка.

Способ осуществляют следующим образом.

Нить 1 (фиг. 1), полоску ткани или какого-либо другого изделия подвергают многоцикловой деформации растяжения. Один ее конец закрепляют в неподвижном зажиме 2, а другой конец в подвижном зажиме 3. Неподвижный зажим 2 укрепляют на конце упругой балочки 4 с наклеенными тензорезисторами 5, с помощью которых через усилитель и осциллограф записывают осциллограмму натяжения нити или ткани во времени, Подвижной зажим 3 перемещают, растягивая материал с заданными амплитудой и частотой при постоянной предварительной деформации материала. Для сокращения записи изменения натяжения материала в течение всего довольно длительного периода его многоциклового растяжения производят три и более записей изменения натяжения материала за малые интервалы времени (фиг. 2). Пол диаграмме натяжение-время измеряют величины Р₀, Р Р₁, Р₂, ΔР для нескольких моментов времени t₁, t₂, t₃, t₄, t_n (фиг. 2 и 3) от начала и до конца процесса многоциклового растяжения материала. Затем, используя следующие формулы, определяют деформационные коэффициенты материала: P P_∞+(P_o-P_∞)exp[-(t/τ)]+A+Asign ε ε_o+ε_g, dε/dt, P_∞= A_t·ε_o, P_o= A, ε_o= const A_1g (P₂ P₁)/(h)/l₀), A_2g 0,5. ΔP/(V_m/l₀), где Р, Р₀ натяжение нити или ткани в произвольный момент времени t и при t 0; P_∞ равновесное натяжение, асимптотически устанавливающееся в процессе релаксации материала при t __→ ∞ и ε_o соnst; τ константа, характеризующая время релаксации натяжения изделия; ε, ε_o относительная деформация материала в процессе многоциклового растяжения в произвольный момент времени t и при t 0; ε_g динамическая составляющая относительной деформации материала, возникающая вследствие смещения подвижного зажима; A₁ деформационный коэффициент жесткости материала при его квазистатическом полуцикловом растяжении;
A_1g, A_2g деформационные коэффициенты жесткости и вязкости материала при его динамическом многоцикловом растяжении;
A_t длительный коэффициент эластичности релаксации материала
а₁, а₂, а₃, а₄, а_2g коэффициенты нелинейности деформационных зависимостей (в частности при линейных зависимостях величины этих коэффициентов равны единице);
P₁, Р₂ минимальное и максимальное натяжение материала в моменты времени t₁, t₂, t₃, t_n;
ΔР разница натяжений материала, соответствующая прямому и обратному движениям подвижного зажима 3 при V V_m;
V_m максимальная скорость перемещения подвижного зажима 3;
h амплитуда динамического растяжения материала;
l₀ длина отрезка материала при нулевом натяжении.

С помощью диаграммы растяжения Р-t определяют функции Р₂ Р₁ f₁(t), ΔP f₂(t) и тем самым посредством вышеприведенных формул определяют изменение во времени динамических деформационных коэффициентов A_1g, A_2g. Коэффициенты нелинейности а₁, а₂, а₃, а_2g, a₄определяют в результате вариации задаваемых параметров l₀, h ω при аналогичных испытаниях материала.

Величина ΔР (фиг. 3) возникает вследствие вязкой составляющей деформации нити, обнаруживается в цикле нагрузка-разгрузка материала и отображается на диаграмме натяжения нити в виде несимметричных (гистерезисных) кривых полуциклов нагрузки и разгрузки материала. Величину V_m рассчитывают для конкретного вида механизма, осуществляющего привод зажима 3 материала с заданными амплитудой h и частотой ω.

П р и м е р конкретного осуществления способа. Для хлопчатобумажной нити линейной плотности 25/2 текс, подвергавшейся многоцикловому растяжению по фиг. 1 с приводом зажима 3 нити от круглого эксцентрикового кулачка при следующих данных: l₀ 350 мм, l 355,5 мм, h 3 мм, V_m 0,046 м/с, при t₁ 1 мин, t₂ 30 мин, t₃ 60 мин, t₄ 90 мин, t₅ 120 мин от начала многоциклового растяжения нити сделали пять записей асциллограмм для 3-5 циклов растяжения нити, по которым измеряли величины Р₀, Р₁, Р₂, ΔР, а затем с помощью вышеприведенных формул определили величины ε_o 0,0157, A_t 1,43 ˙ 10³ Н, A₁=3,82 ˙ 10³ Н, τ= 36,3 мин, A_g 21 ˙ 10³ Н, A_2g 1,42 ˙ 10² Нс, при а₁, а₂, а₃, а₄, а_2g, равных единице.

Результаты показывают, что динамический коэффициент A_1g жесткости нити больше квазистатического коэффициента A₁ жесткости нити (при медленном нагружении от нуля до Р₀) в несколько раз.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ, заключающийся в том, что один конец образца материала закрепляют неподвижно, а другой циклически перемещают, растягивая материал при постоянной предварительной деформации, определяют зависимость удлинения от усилия растяжения во времени и вычисляют деформационные коэффициенты, отличающийся тем, что образцу сообщают вынужденные многоцикловые колебания со стороны подвижного конца с заданной амплитудой и частотой, а деформационные коэффициенты вычисляют из следующих соотношений:
A_t= P_∞/ε_o,



где A_t длительный коэффициент эластичности релаксации изделия;
A₁ деформационный коэффициент жесткости материала при его квазистатическом полуцикловом растяжении;
A_1д, A_2д деформационные коэффициенты жесткости и вязкости материала при его динамическом многоцикловом растяжении;
P_∞ равновесное натяжение, ассимптотически устанавливающееся в процессе релаксации материала при t _→ ∞ и ε_o= const;
P_о натяжение материала при t 0;
P₁, P₂ минимальная и максимальная величина общего натяжения P материала при многоцикловом растяжении;
ΔP разница натяжения нити, соответствующая двум соседним положениям при нагрузке и разгрузке;
ε_o относительная деформация материала при t 0;
ν_m скорость многоциклового растяжения;
a₄, a₂, a_2д коэффициенты нелинейности деформационных зависимостей (в частности, при линейных зависимостях величины этих коэффициентов равны единице);
l₀ длина отрезка материала при нулевом натяжении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3