книги из ГПНТБ / Кобляков А.И. Структура и механические свойства трикотажа

Испытания трикотажа на прочность при растяжении отли­ чаются многообразием методов и ограниченностью характеристик. При испытаниях трикотажа используют следующие стандартизо­ ванные характеристики: разрывную нагрузку при растяжении три­ котажа полоской или продавливании шариком — Рр (Н); разрыв­ ное удлинение при растяжении полоской — ер (%); стрелу прогиба при продавливании шариком — f (мм); увеличение поверхности образца при продавливании шариком — F (%).

F = 13,8/ —87,5.

Для оценки механических свойств трикотажных полотен при растяжении до разрыва целесообразно применять следующие от­ носительные характеристики.

Эти характеристики необходимы для сравнения напряженно­ сти структурных элементов трикотажных полотен разной массы при растяжении до разрыва. При наличии элементов с разной плотностью для подстановки в формулу (ѴІІ-6) необходимо рас­ считать средневзвешенную плотность у0:

Весовая доля нитей, сопротивляющихся растяжению, для три­ котажных полотен с двумя системами нитей может быть рассчи­

где ц — коэффициент полноты диаграммы.

Нами [116] проведена оценка жесткости некоторых видов трико­ тажных полотен с различным сопротивлением растягивающим уси­ лиям.

(варианты 5,6) имеют величину начального модуля жесткости по­ рядка 1-10-3—1- ІО-1 мкПа, а полотна переплетений гладь, двула­ стик, трико-сукно — еще меньшую величину начального модуля, в то время как нити, по данным [117], имеют величины начального модуля порядка от 10 до 200 мкПа.

При испытании трикотажных полотен по ширине величины на­ чального модуля на 2—8 порядков, в зависимости от формы эле­ ментарных звеньев и их переплетения, меньше, чем при испытании по длине.

Начальный модуль жесткости Еу дает ориентировочное пред­ ставление о сопротивлении трикотажных полотен растягивающим усилиям. Но величина этого показателя очень мала и отражает

Построение кривых деформации растяжения трикотажных по­ лотен, рассчитанных по формуле (ѴІІ-13), показывает удовлетво­ рительное совпадение их с экспериментальными кривыми при на­ пряжениях, близких к разрывным. В начальный период растяже­ ния расхождение в величинах экспериментальных и расчетных напряжений достигает 300% и более.

Для большего совпадения расчетных и экспериментальных ве­ личин А. Н. Соловьевым [114] предложено начальный модуль же­ сткости для податливых материалов рассчитывать с учетом на­ чальной распрямленности 2 и зон кривых растяжения. Начальная распрямленность, по А. Н. Соловьеву, определяется величиной де­ формации материала в зоне «нулевой жесткости», отсчитываемой от начала координат до точки, начиная от которой кривая рас­ тяжения отходит от оси абсцисс (см. рис. ѴІІ-1). Тогда началь­ ный модуль жесткости считается для второй зоны

Коэффициент полноты диаграммы р2 определяется не для всей диаграммы растяжения, а лишь для участка второй зоны

Необходимо отметить, что разделение диаграмм растяжения трикотажа на зоны, равно как и определение величины начальной распрямленности, зависит не только от вида трикотажного полотна, но и от чувствительности разрывной машины. Тем не менее опре­ деление таких характеристик дает возможность более полно опи­ сать механические свойства трикотажа и является целесообразным.

Полезны также и предлагаемые А. Н. Соловьевым [115] харак­ теристики, позволяющие оценивать жесткость материала при лю­ бой деформации:

текущий модуль жесткости (при 2= 0)

Степень податливости трикотажных полотен при растяжении может быть выражена характеристиками типа модуля или услов­ ными величинами деформации (растяжимости).

Характеристики растяжимости трикотажа

Модуль податливости материала может быть определен как величина, обратная модулю жесткости

c = Y = ^ r - {ѴІМ8) Однако из-за непрямолинейного изменения усилий и деформа­ ций трикотажных полотен при растяжении величина модуля по­ датливости непостоянна и пользоваться такой характеристикой

затруднительно.

Более удобными являются характеристики растяжимости, опре­ деляемые в первый, начальный, период растяжения, когда дефор­ мация происходит в основном за счет изменения формы элемен­ тарных звеньев и внешних (межнитевых) связей.

Такие деформации трикотажа, как показали наблюдения за изменением элементов структуры трикотажа при растяжении и со­ поставление наблюдений с кривыми деформации, происходят в ос­ новном при напряжении о=1 Н/мм2 (или 1 мкПа). Подобные уси­ лия близки к усилиям, возникающим при эксплуатации изделий.

Учитывая это, считаем возможным условную начальную растя­ жимость Si определять как деформацию трикотажных полотен при напряжении а=1 Н/мм2.

Величину начальной растяжимости можно установить по диа­ граммам растяжения или фиксацией удлинения при заданной вели­ чине нагрузки. Заданная величина нагрузки с учетом напряжения

условной растяжимости трикотажных полотен, полученные раз­ ными способами, приведены в табл. ѴІІ-2.

В этой же таблице даны показатели растяжимости, полученные при постоянной нагрузке Я= 6Н в процессе испытания кольцевого образца (согласно ГОСТ 8847—64) и при растяжении пробной по­ лоски трикотажа на разрывной машине РТ-250 со шкалой нагру­ зок 50 кгс и с записью диаграмм растяжения. Сравнение величин начальной растяжимости полотен при напряжении а —1 мкПа и при'нагрузке Р = 6 Н показывает, что полного качественного совпа­ дения их нет. Коэффициент ранговой корреляции, по Спирмену,

0,72< rs(I_n)<0,94,

где I — растяжимость при о=1 мкПа;

II — растяжимость по ГОСТ.

Причина этого заключается в том, что при одной и той же ве­ личине нагрузки в образце трикотажа, разного по своей массе, действуют различные напряжения, а следовательно, возникают и различные величины начальной растяжимости.

В опытных образцах трикотажных полотен при одной и той же нагрузке, равной 6 Н, на пробную полоску шириной 5 см величины напряжения меняются от 0,8 до 1,2 мкПа, т. е. в 1,5 раза, в резуль­ тате чего может изменяться не только величина начальной растя­ жимости образца, ко и порядковое место образца.

Сравнение показателей начальной растяжимости, полученных при испытании кольцевого образца (по ГОСТ 8847—64) и при об­ работке диаграмм растяжения, показывает, что они почти не от­ личаются друг от друга. Из этого'следует, что для определения растяжимости достаточно получить диаграммы растяжения на разрывной машине и нет необходимости в приобретении для испы­ таний специального прибора ПР-2.

Анализ показателей начальной растяжимости, полученных при напряжении а=1 мкПа, показывает, что по величине начальной растяжимости трикотажные полотна можно разделить: на мало­ растяжимые, если величина начальной растяжимости не превы­ шает 10%, средней растяжимости, если величина начальной рас­ тяжимости— 10—20%, и большой растяжимости, если величина начальной растяжимости более 20%.

Сопоставление величин условной растяжимости и разрывного удлинения (табл. ѴІІ-3) показывает их полное ранговое совпаде­ ние (коэффициент корреляции, по Спирмену, rs—1).

В табл. ѴІІ-3 приведены также показатели начальной рас­ прямленное™ полотен, определенные при испытании на разрыв­ ных машинах РТ-250 (со шкалой нагрузок 50 кге) и фирмы «Инстрон» (со шкалой нагрузок 10 кгс). Анализ этих данных пока-

бенностям структуры трикотажа, изменчивости формы его струк­ турных элементов и подвижности межнитевых связей. Тем более, что при испытании некоторых видов поперечновязаных трикотаж­ ных полотен из химических нитей по ширине трудно определить действительную величину разрывного удлинения из-за роспуска петель при растяжении, близком к разрывному.

4. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ ТРИКО НА ОДНОКРАТНОЕ РАСТЯЖЕНИЕ ДО РАЗРЫВА

Методы испытаний трикотажа на однократное растяжение до разрыва многочисленны; предлагаемая их классификация при­ ведена на рис. ѴІІ-3.

В этой классификации, как и в ранее описанных классифика­ циях методов испытаний на одноцикловое и многоцикловое растя­ жение, сохраняются те же классификационные признаки: харак­ тер деформации и ее направление, режим деформирования, зада­ ваемый и поддерживаемый параметр при нагружении.

В зависимости от направления растягивающих усилий методы испытаний трикотажа на однократное растяжение до разрыва (по­

орудием сферической или иной формы).

Методы испытаний второго подтипа не получили распростране­ ния для трикотажа, хотя подобные испытания других текстильных полотен известны.

В Советском Союзе не получили также широкого распростра­ нения и методы третьего подтипа, хотя, как это будет показано ниже, многие исследователи отдают предпочтение этим методам испытаний трикотажа.

Методы продавливания орудием (четвертый подтип) и мембра­ ной (третий подтип) отличаются друг от друга по характеру при­ лагаемых усилий. При мембранном растяжении, как отмечалось выше, нормальное давление равномерно распределяется по всей поверхности испытуемого образца, при продавливании орудием (шариком) оно сосредоточивается лишь на участке соприкоснове­ ния образца с поверхностью орудия. Этим объясняется некоторая разница величин разрывных усилий и деформаций образцов три­ котажа, полученных в работах [118—120].

Изменения структуры трикотажных полотен при испытании на продавливание мембраной и шариком достаточно четко отража­ ются на величинах полуцикловых характеристик. Кроме того, дан­ ные методы дают возможность получить одномерные характери­ стики при двухосном растяжении образца.

Режим растяжения, как это вытекает из формул (ѴІІ-2) и (VI1-4) С. Н. Журкова, оказывает существенное влияние на полу­ цикловые характеристики при растяжении. Из трех возможных