13 Механические свойства материалов. Многоцикловые характеристики, приборы и методы определения характеристик усталости.

В процессах переработки и эксплуатации волокон и нити часто подвергаются многократным деформациям. При многократных растяжениях в волокнах и нитях происходят сложные изменения структуры, а вследствие их изменения механических свойств материала. Структура у большинства волокон и нитей по мере многократного растяжения меняется в три фазы.В первой фазе, проходящей обычно во время первых десятков и сотен циклов растяжений, в основном идут смещения тех структурных элементов, которые мало взаимодействуют с окружающими элементами. В результате структурные элементы располагаются более ориентировано вдоль продольной оси, лучше взаимодействуют друг с другом за счет межмолекулярных связей, сил трения и т.д. Затем процесс замедляется и структура стабилизируется.В большинстве случаев прочность образцов при этом возрастает, а разрывное удлинение снижается.Вторая фаза. В этой фазе существенных ухудшений структуры образца не происходит. Материал выдерживает очень большое число растяжений, определяемое десятками и сотнями тысяч циклов. Развитие структурных дефектов и накопление необратимых деформаций идет также медленными темпами. Лишь после очень большого числа циклов накапливается некоторая необратимая деформация и начинается 3-я фаза.Третья фаза. Сравнительно быстро идет процесс ухудшения, расшатывания структуры. В местах, где структура нити имеет дефекты, начинается быстрое накопление пластических деформаций, т.к. здесь происходят необратимые смещения волокон и молекул и даже разрывы молекул. Об этом говорит снижение вязкости раствора полимеров, составляющих волокна. Такое деление на три фазы характерно только для волокон и нитей, которые имеют хорошую структуру.Для оценки поведения образцов текстильных материалов при многократных деформациях используются следующие характеристики.Выносливость n_р – число циклов растяжения, которое выдерживает материал до своего разрушения.Долговечность _р – время, выдерживаемое образцом до разрушения.Остаточная циклическая деформация _о.ц. – величина деформации, накопившейся за некоторое число циклов и не исчезающей в процессе непрерывного приложения этих циклов. Кривая нарастания остаточной деформации: Предел выносливости _в. Для этого необходимо рассмотреть зависимость между заданной циклической деформацией и выносливостью. Выносливость увеличивается по мере уменьшения величины заданной циклической деформации.. Для нитей хорошей структуры (х/б пряжа, шелк-сырец, синтетические комплексные нити).Пределом выносливости _в – называется наибольшая заданная циклическая деформация, при которой образец выдерживает, не разрушаясь, очень большое число циклов (сотню тысяч и более). Испытания целесообразно вести при заданной циклической деформации, немного превышающей предел выносливости.

Различают приборы: 1) сохраняющие в каждом цикле постоянство амплитуды абсо­лютной заданной циклической деформации; 2) сохраняющие в каждом цикле постоянство амплитуды относительной заданной циклической деформации; 3) сохраняющие в каждом цикле по­стоянство амплитуды заданной циклической нагрузки (механичес­кого давления).

Приборы первого и второго типов, сравнительно простые по конструкции и обслуживанию, получили наибольшее распростра­нение. К приборам первого типа относят: УП-1, ротаци­онный пульсатор и ПКМ1. На ротационном пульсаторе проба в виде трубки На приборе ПКМ-1 проба получает многократное растяжение путем возвратно-поступательного движения верхнего зажима от эксцентрика, связанного со штоком, который под действием противовеса перемещается вниз и выбирает остаточную циклическую деформацию.К приборам второго типа относится прибор М. И. Павловой и А.И.Исаева. Проба материала закрепляется в зажи­мах. При работе прибора путем вращения эксцентрика проба по­лучает многократное растяжение. Под действием противовеса вы­бирается остаточная циклическая деформация, которая регистри­руется самописцем.К приборам третьего типа относят различные пульсаторы. При­боры этого типа считаются удобными для исследований, однако они имеют довольно сложную конструкцию, что затрудняет их Широкое изготовление и применение.Разработан ряд приборов, предназначенных для двухосного и многоосного многоциклового растяжения текстильных материа­лов. К числу таких приборов принадлежат прибор мембранного ГИпа, пульсатор МРД-1 приборы ERDT-2, РРД-5