Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Свойства компонентов полимерных композиционных материалов. Лабораторный практикум
.pdf
3. Произвести нагружение образцов до их разрушения, включив
нижний ход захвата испытательной машины. В момент разрушения
зафиксировать нагрузку Fр.
а)
Рис. 2.2. Испытательная машина Р-05:
а) схема; б) внешний вид;
1 - образец для испытания; 2 - захват верхний; 3 - захват нижний;
4 - измерительное устройство; 5 - диаграммный барабан
б)
4. По полученным значениям разрывной нагрузки Fр и общей
площади А нагружаемого наполнителя определить значение предела
прочности при растяжении
σ
(МПа) по формуле
р
, (2.2)
где Fр – разрывная нагрузка, Н; А – общая площадь нагружаемых волокон, мм2.
Общая площадь А (мм2) нагружаемого волокнистого наполнителя
рассчитывается по формуле
. (2.3)
31
где Т – линейная плотность наполнителя, определяется экспериментально по формуле (1.1) или берется из справочника, текс; ρ – плот-
ность материала наполнителя, г/см3.
5. Провести исследования не менее чем 3-х образцов одного и того же однонаправленного волокнистого наполнителя. Рассчитать
среднее арифметическое значение измеряемых и рассчитанных показателей.
6. Аналогично исследовать все образцы разных типов однонаправленных волокнистых наполнителей.
2.2. Определение модуля упругости
однонаправленных волокнистых наполнителей
1. На отрезок волокнистого наполнителя краской, не касаясь рабочей поверхности, нанести две метки на расстоянии 25 мм вверху и
внизу от середины образца.
2. Отрезок волокнистого наполнителя длиной 220 мм закрепить
(приклеить) в рамки (рис. 1.1б).
3. Наклеенный волокнистый наполнитель в рамке разделить на
образцы, разрезав бумажные накладки и закрепить, используя для
предотвращения проскальзывания образцов прокладки из резины, в
захватах испытательной машины Р-05.
4. Произвести нагружение образцов до начальной нагрузки F0
(составляющей 5% от разрушающей).
5. С помощью катетометра или штангенциркуля определить рас-
стояние между метками l0 на волокнистом наполнителе при начальной нагрузке F0.
6. Нагрузить образец до силы F1 (составляющей 20% от разрушающей) и определить изменение длины волокна ∆l по формуле (1.3)
и изменение величины нагрузки ∆F по формуле (1.6).
7. Рассчитать модуль упругости наполнителя при растяжении
Е
(МПа) по формуле
р
, (2.4)
32
где ∆F – приращение нагрузки, Н; l0 – расстояние между метками,
мм; ∆l – приращение удлинения, мм; A – общая площадь нагружае-
мых волокон, мм2.
8. Провести исследования не менее чем 3-х образцов одного и того же однонаправленного волокнистого наполнителя. Рассчитать
среднее арифметическое значение измеряемых и рассчитанных показателей.
9. Аналогично исследовать все образцы разных типов однонаправленных волокнистых наполнителей.
Получаемые результаты
Результаты испытаний и расчетов занести в таблицу 2.3.
Таблица 2.3
Испытания на растяжение волокнистых наполнителей
№
№
Материал
образца
опыта
1
1
2
3
Среднее арифметическое
значение
1
…
2
3
Среднее арифметическое
значение
по ГОСТ 6943.10–79 [5]
Fр,
Н
А,
мм2
σр,
МПа
l0,
мм
Содержание отчета
F0,
Н
∆F,
Н
∆l,
мм
Е
,
р
МПа
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
– название работы;
– цель работы;
– материалы и оборудование;
33
– теоретическую часть;
– формулы и пояснения к ним;
– результаты работы и их обработку (расчеты, таблицы, графи-
ки);
– выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Что такое ровинг?
2. Назовите основные характеристики волокнистых наполнителей.
3. Для каких целей проводят изучение поведения волокнистых
наполнителей под нагрузкой?
4. Что характеризует линейная плотность, от чего она зависит и
как определяется?
5. Как отличаются показатели прочности при растяжении элемен-
тарных волокон и однонаправленных волокнистых наполнителей и
почему?
6. Назовите основные механические характеристики армирующих наполнителей.
34
Лабораторная работа № 3
СВОЙСТВА ТКАННЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ
Элементарные волокна или однонаправленные наполнители (нити, ровинги) используются для получения листовых волокнистых наполнителей: ткани, ленты, шнуры, холсты.
Ткань образуется на ткацком станке из двух систем нитей, расположенных взаимно перпендикулярно и переплетенных друг с другом
в определенной закономерности. Нити, расположенные параллельно
одна другой и идущие вдоль ткани, являются основанием ткани и называются основой. Нити, расположенные поперек ткани называются
утком.
1. Определение структурных параметров
тканных наполнителей
Цель работы – изучить методики определения структурных пара-
метров тканых наполнителей на основе волокон различной природы.
Материалы и оборудование
1. Хлопчатобумажные ткани (бязь, шифон, саржа).
2. Синтетические ткани (вискоза, ацетат, полиамид).
3. Стеклоткань.
4. Углеткань.
5. Электронные весы.
6. Микроскоп.
7. Лупа.
8. Линейка.
9. Ножницы.
10. Игла.
11. Электронные весы.
12. Микрометр.
35
Теоретическая часть
В зависимости от схемы переплетения нитей основы и утка мож-
но получать тканые наполнители различной структуры (рис. 3.1).
В тканях полотняного переплетения основа и уток взаимно переплетаются через одну нить (рис. 3.1а). Полотняное переплетение
имеет одинаковый рисунок на лицевой и изнаночной стороне. Ткани
отличаются повышенной плотностью, жесткостью и прочностью.
а) б) в) г)
Рис. 3.1. Схемы переплетений тканого наполнителя:
а) полотняное; б) саржевое; в) атласное; г) сатиновое
В тканях саржевой структуры основа и уток переплетаются через
две нити (рис. 3.1б). На поверхности такой ткани образуется характерный узор из диагональных полос. Саржевое переплетение имеет
на лицевой поверхности рельефные рубчики, направленные снизу
слева вверх направо под углом, величина которого зависит от соотношения количества нитей по основе и утку. Ткани саржевого переплетения по прочности уступают тканям полотняного переплетения,
но превосходят их по мягкости.
В тканях атласного и сатинового переплетения каждая из нитей
основы (утка) огибает за один период неодинаковое число нитей утка
(основы) (рис. 3.1в и 3.1г). Атласные переплетения получают путем
36
перекрытия одной нитью основы четырех нитей утка, а сатиновое
переплетение наоборот. В атласном переплетении на лицевой поверхности преобладают нити основы, а в сатиновом - нити утка. Ткани имеют гладкую блестящую поверхность и высокую стойкость к
истиранию.
Особую форму переплетения имеют объемные ткани, в которых
нити основы и утка переплетаются еще нитью в перпендикулярной
плоскости.
Еще одним параметром тканых материалов является ее плотность, которая характеризует количество нитей на единицу ширины
(по основе) или длины (по утку) ткани. Плотность ткани характеризует частоту расположения нитей в ткани. Чем дальше расположены
нити одна от другой, тем плотность меньше, т. е. ткань реже. Чем
ближе расположены нити одна к другой, тем плотность больше, т. е.
ткань плотнее. За единицу ширины или длины в стандартах на ткани
принято считать 1 см.
Толщина ткани зависит:
– от толщины нитей (или от номера пряжи, из которой она выработана);
– от строения.
Толщина ткани колеблется от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров.
Последовательность выполнения работы
Перед началом анализа из отрезка ткани вырезать образцы. Они
должны быть не повреждены по краям, для чего от кромок отделяют
надрезанные нити и убирают бахрому. Размер неповрежденного об-
разца должен составлять 100×100 мм.
1.1. Определение лицевой и изнаночной стороны
Определение лицевой и изнаночной стороны проводят по следующим признакам:
37
– у тканей, имеющих основу и уток из волокон различного вида,
лицевая сторона изготавливается из более дорогих нитей;
– у художественно-декоративных тканей лицевая сторона имеет
ярко выраженный рисунок;
– ткани, у которых между лицевой и изнаночной стороной нет
заметной разницы, считают двухсторонними, или двухлицевыми, поэтому любая из сторон может быть принята за лицевую.
1.2. Определение нитей основы и утка
Определение нитей основы и утка в образце производят по следующим признакам:
– кромки в образце указывают направление основы;
– при отсутствии кромок направление нитей основы в большин-
стве случаев можно определить по характеру рисунка переплетения,
по роду волокон, по качеству и свойствам пряжи;
– по направлению и степени крутки основа имеет большую крутку чем уток.
1.3. Определение типа переплетения ткани
1. Определить вид переплетения в образцах тканей, имеющих несложные и ясно видимые переплетения (полотняное, саржевое и производные этих переплетений). Для этого необходимо посмотреть на
ткань через лупу и сравнить вид переплетения нитей с изображением
на рис. 3.1.
2. Определить вид переплетения в образцах, у которых по внешнему осмотру трудно определить вид переплетения. Для этого необходимо у образца на двух смежных сторонах сделать бахрому длиною по 5 мм. Затем над образцом установить лупу и при помощи иглы от образца отодвигать к бахроме последовательно одну нить за
другой и сравнить вид переплетения нитей с изображением на
рис. 3.1.
3. Зарисовать переплетение нитей всех исследованных образцов.
38
1.4. Определение толщины ткани [6]
1. Отрезок ткани сложить в несколько раз и микрометром изме-
рить толщину в нескольких местах.
2. Определить среднее значение толщины ткани Нср (мм) по формуле:
, (3.1)
где Н – толщина всех слов ткани, мм, n – количество слоев ткани.
3. Аналогично исследовать все образцы разных типов тканных
наполнителей.
1.5. Определение плотности ткани [7]
1. В образце ткани размером 100×100 мм осторожно, не нарушая
ее плотность и рисунок, отмерить 5 см по направлению основы.
2. С помощью лупы или микроскопа определить количество нитей на данном участке методом подсчета.
3. Число нитей на участке длиною 1 см вычисляют по формуле
, (3.2)
где N – число нитей на участке длиною 5 см, 5 – размер участка ткани
выбранного для определения плотности.
4. Провести исследования не менее чем 3-х образцов одного и того же тканного наполнителя. Рассчитать среднее арифметическое
значение измеряемых и рассчитанных показателей.
5. Аналогично исследовать все образцы разных типов тканных
наполнителей.
6. Аналогично провести эксперимент по направлению утка.
1.6. Определение поверхностной плотности ткани [8]
1. Одинаковые по размеру 3 образца из одного типа ткани взвесить на электронных весах.
ρ
2. Определить поверхностную плотность
39
(г/см3) по формуле
п
, (3.3)
где m – масса пакета из образцов (т.е. 5-ти образцов), г; b – ширина
одного образца, см; l – длина одного образца, см; n – число образцов
в пакете, шт.
3. Аналогично исследовать все образцы разных типов тканных
наполнителей.
4. Провести исследования не менее чем 3-х образцов одного и того же тканного наполнителя. Рассчитать среднее арифметическое
значение измеряемых и рассчитанных показателей.
5. Аналогично исследовать все образцы разных типов тканных
наполнителей.
Получаемые результаты
Результаты исследований и расчетов занести в таблицу 3.1.
Таблица 3.1
Исследования структуры тканых наполнителей
Плотность,
нит/см
№
образца
1
Среднее арифметическое значение
№
опыта
Материал
Тип
сторон
и изнаночной
H
,
ср
мм
переплетения
основа
уток
Признаки лицевой
1
2
3
ρ
,
п
г/см3
1
…
2
3
Среднее арифметическое значение
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]