Методы испытаний на растяжение до разрушения
Методы испытаний текстильных полотен при растяжении до разрыва многочисленны. Они разделяются на одноосные и двухосные, при динамическом и статическом растяжении. Имеются также различия в режиме растяжения, форме элементарной пробы и ее захвата в тиски разрывной машины. Особо выделяются методы испытаний на раздирание.
Одноосное растяжение элементарных проб текстильных полотен происходит раздельно по направлениям: вдоль и поперек полотен, в некоторых случаях под различными углами к продольному и поперечному направлению полотна. Пробы для испытаний вязально-прошивных полотен на растяжение вырезают параллельно прошивным нитям и перпендикулярно им.
Получаемые показатели разрывной нагрузки и других характеристик свойств дают представление об их количественных изменениях в зависимости от приложения растягивающих усилий. Эти показатели существенно отличаются.
Режим растяжения существенно влияет на показатели механических свойств текстильных полотен. При статическом растяжении длительность процесса для текстильных полотен регламентируется до 30 – 60 с, скорость растяжения единичной пробы максимальная и составляет до 0,02 м/с. Скорость при динамическом растяжении: от 1 до 5 м/с (среднескоростное растяжение), от 5 до 100 м/с (высокоскоростное растяжение) и более 100 м/с (сверхскоростное растяжение). Известны [12] следующие методы (и приборы) нагружения при испытании текстильных материалов: гравитационный, при котором меняются скорость деформирования (до 3,5 м/с) и усилие, - маятниковый копер или прибор с падающим грузом (до 11 м/с); электромеханический - приборы с падающим грузом, вращающимся диском (маховиком), с постоянной скоростью деформирования (до 30 м/с) и др.
Схема испытаний с использованием маятникового копра показана на рис. 22, а. Концы пробы 2 заправлены в зажимы 1 и 3, высота маятника в начальном состоянии - h1, высота подъема маятника после разрушения пробы - h1.
Работа разрыва определяется по формуле:
(71)
где Q
- масса копра; r
- радиус (рабочий) копра;
;
.
Рис. 22. Схема испытания с использованием: а - маятникового копра; б, в - энергии падающего груза |
Скорость перемещения копра - 3,5÷4 м/с, продолжительность растяжения и разрушения - 0,01 с.
В приборах с падающим
грузом (рис. 22, б)
энергия удара
возникает после раздвижки зажимов 2
и 3.
Груз 1 падает с высоты
Н,
ударяя по подставке
4.
Скорость центра тяжести при
ударе
|
,
где g
- ускорение свободного
падения груза.Потенциальную энергию удара Ер, Дж, определяют по формуле:
(72)
где m - масса падающего груза.
На показатели разрывной нагрузки влияет режим нагружения элементарной пробы. Разрывные машины для испытаний текстильных полотен в зависимости от задаваемого и поддерживаемого постоянным параметра при нагружении единичных проб разделяются на три группы: с постоянной скоростью опускания нижнего зажима; с постоянной скоростью деформирования пробы; с постоянной скоростью возрастания усилия на пробу.
Разрывные машины первой группы - машины рычажно-маятниковые, со смещением верхнего зажима, связанного с силоизмерителем, до 30 – 40 мм при максимальном усилии. Эти разрывные машины инерционны, что влияет на показатели разрывной нагрузки и разрывного удлинения. Например, при малой деформации единичных проб, но с большой разрывной нагрузкой показатель разрывной нагрузки оказывается несколько завышенным по сравнению с испытаниями на безинерционной разрывной машине, и наоборот, несколько заниженным при большой деформации.
Разрывная нагрузка при испытаниях на разрывных машинах третьей группы в силу инерционности системы (перемещение наклонной плоскости и груза) приводит к увеличению по сравнению с разрывными машины первой и второй групп, разрывной нагрузки и уменьшению разрывного удлинения.