Контрольні питання

1. Чим викликана необхідність визначення одноциклових характеристик при розтягуванні без доведення зразка до руйнування?

2. З яких компонентів частин складається повна деформація текстильних матеріалів?

3. Дати характеристику пружному компоненту деформацій.

4. Що таке еластична деформація?

5. Відмітні особливості пластичної деформації.

6. Методи визначення компонентів деформації при розтягуванні зразків без доведення до руйнування.

7. Характеристика приладів для визначення компонентів деформації.

Лабораторна робота № 11 Визначення втомних характеристик ниток при багаторазовому розтягуванні

Мета роботи – вивчення і засвоєння методики визначення основних характеристик, одержуваних при багатоциклових випробуваннях: витривалості, межі витривалості, залишкової циклічної деформації; ознайомлення з будовою і принципом дії пульсаторів для ниток.

11.1. Стислі теоретичні відомості

Процес поступового місцевого порушення структури матеріалів (ниток), що відбувається в результаті тривалої безперервної або багаторазової переривчастої (циклічної, що чергується з розвантаженнями) дії на них напружень, називається стомленням матеріалів, а результат цього процесу, тобто місцеве порушення структури, - утомленістю. Порушення структури звичайно розвивається в тих малих ділянках (зонах) ниток, де спостерігається неправильне розташування структурних елементів (волокон, елементарних ниток), є стоншення і потовщення тощо і де легко відбуваються їх зсуви.

У результаті порушення структури відбувається руйнування – розрив матеріалу. Утомленість, викликану тривалою безперервною дією напружень називають статичною, а виконану багаторазовою переривчастою дією напружень, називають динамічною. У даній роботі вивчається динамічна утомленість ниток. Основними характеристиками утомленості є витривалість, відносна залишкова циклічна деформація і межа витривалості.

Витривалість n_р – кількість циклів багаторазового розтягування, потрібна для доведення проби матеріалу (нитки) до розриву. Іноді ця характеристика замінюється іншою – довговічністю τр, тобто часом, необхідним для доведення проби до руйнування.

Відносна залишкова циклічна деформація εз.ц - деформація, що накопичується за деяку кількість безперервно прикладених до елементарної проби матеріалу (нитки) циклів. Вона виражається відношенням накопиченої залишкової деформації l з.ц., до затискної довжини L₀ і вимірюється у відсотках:

(11.1)

Межа витривалості за деформацією ε_В – найбільше значення заданої циклічної деформації, при якій витривалість проби матеріалу (нитки) досягає найбільшої величини (порядка 10⁴ і більше циклів).

11.1.1. Методи визначення втомних характеристик

Дослідження для отримання багатоциклових характеристик при розтягуванні можуть виконуватися різними способами. При цьому зразок піддається дії циклів розтягувань, характер яких може бути дуже різноманітним.

При випробуванні волокон і ниток розтягування і укорочення зразка частіше за все здійснюють по синусоїді, а третій член повного циклу – відпочинок – відсутній.

Розтягування в кожному циклі (рис. 11.1) може здійснюватися, зокрема так, що зразок зазнає деформації l, що змінюється за певним законом, наприклад за синусоїдальним із збереженням у кожному циклі синусоїди амплітуди а, тобто найбільших відхилень від її середнього значення в обох напівперіодах. Періодом називають тривалість циклу, а кількість циклів, здійснюваних в одиницю часу, - частотою.

Амплітуда:

а = (l_max – l_min )/ 2, (11.2)

де l_max, l_min – відповідно найбільша і янайменша циклічні деформації.

Може здійснюватися і інший спосіб випробувань, коли в кожному циклі на зразок діє зусилля або напруження, що змінюється за певним законом, а амплітуда його становить:

а = (Р_max – P_min) / 2, (11.3)

де P_max, P_min – найбільше і найменше зусилля.

Рис.11.1. Різні типи циклів:

а) знакозмінний; б) пульсуючий.

В окремому випадку, коли мінімальна деформація або зусилля стають рівними нулю (l_min = 0, а = l_min/2), знакопостійний цикл називають пульсуючим. Оскільки для текстильних волокон і ниток внаслідок їх подовженої форми і гнучкості стиснення по поздовжній осі можливо тільки для дуже коротких відрізків, при їх випробуванні застосовуються тільки знакопостійні цикли розтягування. Слід зазначити, що іноді використовуються і складніші цикли – з відпочинком, зі змінною амплітудою, несинусоїдальні тощо.

Вирішуючи питання про вибір методу випробувань, віддають перевагу тому, при якому відтворюються умови переробки і практичного використання матеріалу з урахуванням простоти конструкції приладу і точності його роботи, використання при випробуванні всієї маси проби та інші чинники.