книги из ГПНТБ / Склянников В.П. Оптимизация строения и механических свойств тканей из химических волокон

из показателей, в данном случае подвижности (удлинения) ткани по основе при С=1.

Кривые зависимости от коэффициент^ уплотненности перепле­ тения показателя выносливости вискозных тканей к многократному растяжению по основе и работы разрыва являются весьма близ­ кими, однако между ними наблюдаются и некоторые различия. Положение первого максимума выносливости к многократному растяжению несколько сдвинуто относительно первого максимума работы разрыва в сторону больших значений коэффициента уплот­ ненности переплетения. Наличие указанного сдвига свидетельст­ вует о том, что на выносливость тканей к многократному растяже­ нию относительно большее влияние оказывает величина связи ме­ жду волокнами, чем их прочность..

Из рис. 61 следует, что выносливость вискозных тканей по утку под влиянием коэффициента уплотненности переплетения изменя­

Ткани из полиэфирного волокна. Результаты определения вы­ носливости к многократным деформациям растяжения тканей из

150

Из рис. 62 следует, что зависимость выносливости полиэфирных тканей к многократному растяжению по основе от коэффициента уплотненности переплетения характеризуется наличием двух мак­ симумов: при С = 0,6 и при С = 1,0. Сравнение кривых зависи­ мости выносливости полиэфирных тканей по основе к многократ­ ному растяжению и показателя работы разрыва от коэффициента уплотненности переплетения показывает их значительную анало­ гию. Рассмотрение зависимости остаточной циклической деформа­ ции от коэффициента С полиэфирных тканей по основе показы­ вает, что с увеличением коэффициента С значение Вѵ возрастает, имея некоторый минимум при С*= 0,65 и максимум при С = 1,0. Показатель выносливости при изменении под влиянием коэффи­ циента С имеет первый максимум, совпадающий с минимумом остаточной циклической деформа­

этих тканей.

Рассмотренное позволяет утверждать, что выносливость тканей к многократному растяжению тесно связана с работой разрыва. Высокие значения выносливости к многократному растяжению могут достигаться при изменении строения ткани при двух усло­ виях. Одно из этих условий состоит в обеспечении оптимального соотношения величин связи между волокнами и степенью их на­ пряжения в структуре ткани, другое состоит в резком повышении удлинения ткани за счет увеличения избыточной длины нитей.

Для уточнения отмеченных положений производили изучение механизма разрушения тканей при их многократном растяжении в зависимости от коэффициента уплотненности переплетения. Уста­ новлено, что если при низких значениях коэффициента уплотнен­ ности переплетения наблюдается преобладание элемента растаски­ вания волокон вследствие разрушения связей между ними, то с повышением уплотненности переплетения наблюдается уменьше­ ние растаскивания волокон и повышение доли разрушенных воло­ кон. В среднем элемент разрушения связей между волокнами при

151

Изучение данных о характере разрушения при многократном растяжении тканей с различными коэффициентами уплотненности переплетения подтвердило результаты анализа развития остаточ­ ной циклической деформации.

Изложенное позволяет представить картину изменения вынос­ ливости тканей под воздействием коэффициента уплотненности пе­ реплетения в следующем виде: при повышении указанного коэффи­ циента увеличивается связь между волокнами, в результате чего выносливость увеличивается, но до определенного предела, обус­ ловленного происходящим при этом увеличением деформации и напряжения волокон. Отмеченное обусловливает образование пер­ вого максимума показателя выносливости (при меньшем значе­ нии С). Образование второго максимума происходит не во всех случаях, а только когда первый максимум возникает при доста­ точно низких значениях коэффициента уплотненности переплете­ ния. Возникновение второго максимума выносливости тканей к многократному растяжению происходит в результате резкого увеличения избыточной длины нитей (при С =■= 1,0). Связь между волокнами в этом случае достигает максимума, а разрушение ткани происходит вследствие разрушения волокон, чему способ­ ствует увеличение степени их напряжения в ткани.

Использование первого максимума (при более низких значе­ ниях коэффициента уплотненности переплетения) для достижения высокой выносливости к многократному растяжению более рацио­ нально, так как положение этого максимума близко к максимуму коэффициента использования прочности пряжи в ткани и к мак­ симуму доли обратимой деформации при растяжении и изгибе. Кроме этого, рациональность первого, максимума подтверждается меньшей затратой волокнистого сырья на образование единицы площади ткани и меньшей величиной напряженности прибоя утка. Выбор оптимального значения коэффициента уплотненности пе­ реплетения по критерию выносливости тканей к многократному растяжению осложняется несовпадением максимумов по основе и утку вследствие анизотропии ткани.

* * *

Учитывая, что изучение многоцикловых характеристик при рас­ тяжении тканей различной плотности не позволило получить в до-^ статочной степени сопоставимых данных и выявить достаточно четкие закономерности, указанный материал в работе, не приво­ дится. По этой же причине в работе опущен материал, касаю­ щийся анализа зависимости многоцикловых характеристик при растяжении от коэффициента наполнения тканей при условии из­ менения этого коэффициента под влиянием не только коэффици­ ента уплотненности переплетения, но и других факторов (прежде всего плотности по основе и утку).

152

МНОГОЦИКЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТКАНЕЙ ПРИ ДЕФОРМАЦИИ ИЗГИБА

Выбор методики исследования

Многоцикловые характеристики тканей при деформации изгиба определяли на приборе ДП-5/3 с использованием рекомендаций по применению приборов подобного типа [24, 65]. В соответствии с имеющимися данными, а также в результате предварительных

Вработе определены значения коэффициентов в формуле (202)

взависимости от коэффициента уплотненности переплетения тка­ ней из вискозного и полиэфирного волокон. Значения коэффи­ циента а зависят от волокнистого состава тканей, а угол наклона прямых (коэффициент Ь) определяется особенностями строения тканей (в данном случае коэффициентом уплотненности перепле­ тения). Таким образом, значения b являются структурно-чувстви­ тельным коэффициентом. Полученные закономерности хорошо со­ гласуются с данными С. Н. Журкова и сотрудников о влиянии структуры полимерных волокон на их статическую прочность во временной зависимости. Указанное дает основание допустить, что

ввопросах временной зависимости прочности нет принципиальной

153

разницы в том, на каком уровне рассматриваются явления струк­ турной упорядоченности, включая и макроуровень, т. е. расположе­ ние волокон и нитей в ткани. В работе найдено большое количе­ ство подтверждений отмеченной предпосылки.

Применение зависимостей, показанных на рис. 63, дает возмож­ ность определения путем экстраполирования величины выносли­ вости для любого значения нагрузки. При нулевой нагрузке вы­ носливость для вискозных тканей составляет величину 5—6 по­ рядка, для полиэфирных — 6—7. Выносливость практически равна нулю при нагрузке, превышающей 50% от ее разрывного значе­ ния. Чем больше нагрузка, тем больше различие показателя вы­ носливости у тканей с различными коэффициентами уплотнен­ ности переплетения. По мере уменьшения нагрузки это различие уменьшается.

Найденные закономерности были использованы при исследо­ вании влияния отдельных факторов строения тканей на их вынос­ ливость к многократным изгибам.

Влияние переплетения

Влияние данного фактора на выносливость тканей к много­ кратным изгибам изучалось главным образом в зависимости от коэффициента уплотненности переплетения.

Ткани из вискозного волокна. Показатели выносливости вис­ козных тканей к многократному изгибу при испытаниях с различ­ ными величинами действующей нагрузки приведены в табл. 46. Кроме абсолютных значений выносливости тканей к многократ­ ным изгибам, в.табл. 46 приведены показатели относительной вы­ носливости, рассчитываемой по формуле (199), и отношение вы­ носливости к работе разрыва, определяемой по формуле (203):

На рис. 64 показана зависимость показателя выносливости зискозных тканей от коэффициента уплотненности переплетения при различных величинах действующей при испытаниях нагрузки (в процентах от ее разрывного значения). Из табл. 46 и рис. 64 следует, что характер зависимости выносливости от коэффици­ ента С одинаков при всех изученных значениях нагрузки. Зависи­ мость показателя выносливости, от коэффициента уплотненности переплетения характеризуется наличием двух максимумов, поло­ жения которых близки к положению максимумов работы разрыва. Положение первого максимума (С = 0,63) выносливости к много­ кратному изгибу имеет некоторый сдвиг относительно положения максимума выносливости к многократному растяжению в сторону меньшего значения коэффициента уплотненности переплетения. Указанное свидетельствует о том, что в сопротивлении ткани мно­ гократному изгибу относительно большую роль играет способность волокна .противостоять этому виду деформации, чем это имеет

154

место при многократном растяжении. При многократном растя­ жении тканей относительно большую роль в сопротивлении разру­ шению играют связи между волокнами, что было показано выше.

Учитывая показанную на рис. 63 прямолинейную зависимость логарифма выносливости тканей к многократному изгибу от ве­ личины нагрузки, на рис. 65 отмеченная зависимость показана для условия изменения коэффициента уплотненности переплетения. Из рис. 65 следует, что кривые зависимости логарифма выносливости к многократным изгибам от коэффициента С подобны при всех

значениях нагрузки в пределах данного опыта. Указанное подтвер­ ждает высокую степень точности установления максимумов вы­ носливости. При этом следует иметь в виду, что по мере уменьше­ ния величины нагрузки рассматриваемые кривые все больше будут приближаться к прямым линиям.

Относительная выносливость под влиянием коэффициента уп­ лотненности переплетения изменяется аналогцчно ее абсолютному значению, однако значение второго максимума (при С =1) относи­ тельной выносливости ниже, чем абсолютной выносливости, вслед­ ствие большего значения массы 1 м2 таких тканей.

Следует подчеркнуть, что значение второго максимума вынос­ ливости тканей к многократным изгибам намного меньше, чем первого, что подтверждает большую роль в сопротивлении этому виду деформации непосредственно волокон, а не связи между ними.

Анализ зависимости отношения выносливости к многократным изгибам изучаемых тканей по основе к работе, разрыва этих тка­ ней от коэффициента уплотненности переплетения показывает, что BiI связано с Rv, однако показатель выносливости изменяется под

155

Т а б л и ц а 46

Показатели выносливости вискозных тканей к многократным изгибам по основе

воздействием коэффициента уплотненности переплетения в значи­ тельно большей степени, чем показатель работы разрыва.

Наблюдаемый характер зависимости выносливости вискозных

. тканей к многократным изгибам по основе от коэффициента уплот­

В табл. 47 приведены данные о показателях выносливости, от­ носительной выносливости, отношении выносливости к работе раз­ рыва вискозных тканей различных переплетений по утку.

Из табл. 47 следует, что'при увеличении коэффициента С пока­ затель выносливости увеличивается. Закономерность этого увеличе­ ния может быть выражена уравнением прямой (при С= 0,54-М):

Направление изменения выносливости к многократным изгибам вискозных тканей по утку совпадает с общим направлением изме­ нения работы разрыва этих тканей, однако аналогии изменения указанных характеристик по утку не наблюдается.

Относительная выносливость вискозных тканей по утку под влиянием коэффициента С изменяется аналогично абсолютному значению рассматриваемого показателя, пределы изменений отно­ сительной выносливости меньше, так как увеличение этого показа­ теля по утку совпадает с увеличением массы 1 м2 ткани.

Ткани из полиэфирного волокна. В табл. 48 приведены данные о выносливости и относительной выносливости полиэфирных тка­

156

ней к многократным изгибам по основе и утку при нагрузке, соот­ ветствующей пределу выносливости.

По данным табл. 48 показана зависимость выносливости поли­ эфирных тканей к многократным изгибам по основе от коэффи­ циента уплотненности переплетения (рис. 66).

Выносливость к многократным изгибам полиэфирных тканей по основе и утку

157

Указанная зависимость B„Q о т коэффициента С описывается

Рассматриваемая зависимость характеризуется наличием од­ ного максимума выносливости к многократным изгибам при С= = 0,654-0,75.

Зависимость относительной выносливости полиэфирных тканей к многократным изгибам по основе от коэффициента С аналогична зависимости абсолютного ее значения, однако по относительной выносливости несколько большую эффективность показывают ткани с более низкими значениями коэффициента уплотненности переплетения (масса 1 м2 этих тканей ниже).

На рис. 67 показана зависимость выносливости полиэфирных тканей к многократным изгибам по утку от коэффициента уплот­ ненности переплетения. Указанная зависимость характеризуется уравнением (при С =0,24-4-1):

Аналогичная зависимость отмечается и для относительной вы­ носливости полиэфирных тканей по утку.

Из рассмотренного следует, что зависимость выносливости по­ лиэфирных тканей по утку от коэффициента С характеризуется наличием двух максимумов: при С= 0,5 и при С= 1

Влияние плотности тканей

Влияние плотности на выносливость к многократным изгибам изучали на тканях из вискозного волокна.

Установлено, что при увеличении плотности по утку выносли­ вость тканей к многократным изгибам по нитям этой системы резко возрастает.

158

При постоянной абсолютной нагрузке возрастание выносли­ вости тканей к многократным изгибам по утку при увеличении плотности по этой системе характеризуется уравнением кубиче­ ской параболы. Изменение выносливости по утку при увеличении плотности по нитям этой системы в условиях постоянства нагрузки (в процентах от разрывного значения) характеризуется прямоли­ нейной зависимостью, что хорошо согласуется с данными об из­ менении работы разрыва.

Более сложные зависимости наблюдаются в изменении выносли­ вости тканей к многократным изгибам по основе. Данные об аб­ солютной и относительной выносливости вискозных тканей к мно­ гократным изгибам по основе для двух вариантов нагружения

По первому варианту нагружения постоянной сохранялась от­ носительная нагрузка (9% от разрывного значения соответствую­ щего варианта), по второму варианту сохранялась постоянная аб­ солютная нагрузка (2,45 дан). 'Относительную выносливость В 0тн определяли по формуле (199).

159