Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Контрольная работа - Материаловедение в швейной прмышленности - файл 1.docx


Контрольная работа - Материаловедение в швейной прмышленности
скачать (38.6 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx39kb.03.12.2011 12:15скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 3
1

Классификация характеристик растяжения материала. Где в одежде встречается деформация растяжения.

2

Поглощение. Характеристики поглощения, методы и приборы для их определения.

5

Определить условную жесткость хлопчатобумажной ткани с поверхностной плотностью 150 г/м2, если известно что: размер пробы равен 30х160 мм, для эксперимента использовали 5 проб, относительный прогиб по основе составил 0,85, по утку – 0,88. Сопоставляя полученные результаты с данными ЦНИИШПа установить область применения данной ткани.

  1. ^ Классификация характеристик растяжения материала. Где в одежде встречается деформация растяжения.

Текстильные материалы в одежде чаще всего испытывают деформацию растяжения.

Классификация характеристик, получаемых при растяжении материала, представлена на схеме.

Полуцикловые разрывные характеристики используются для оценки предельных механических возможностей текстильных материалов. По ним судят о степени сопротивления материала .

Одноосное растяжение. Показатели полуцикловых характеристик устанавливают при растяжении материала на разрывных машинах.

При испытании текстильных материалов на одноосное растяжение получают следующие основные характеристики механических свойств.

Разрывная нагрузка Рр – усилие, выдерживаемое пробами материала при растяжении их до разрыва. Выражается в ньютонах(Н) или деканьютонах(даН) ; 1даН =10Н = 1,02кгс.

Удлинение при разрыве (разрывное удлинение) – приращение длины пробы материала к моменту её разрыва. Абсолютную величину удлинения lр, мм, получают как разность конечной Lк и первоначальной Lо длин проб. Относительную величину удлинения материала к моменту его разрыва εр определяют как отношение абсолютной величины удлинения lр к первоначальной длине Lо и выражают в долях единицы :

или в процентах:



Также принято определять удлинение при стандартной разрывной нагрузке - приращение длины растягиваемой пробы в момент достижения разрывной нагрузки, предусмотренной стандартами или ТУ на материал.

При одноосном растяжении пробы наблюдается уменьшение её поперечных размеров . Это характерно для всех текстильных материалов . Наиболее значительно уменьшаются размеры в середине пробы. Это свойство оценивают коэффициентом поперечного сокращения К – отношением относительного сокращения пробы к относительному удлинению

Для текстильных материалов К=0,5 – 1,3.

Для всех ТМ показатели разрывной нагрузки и разрывного удлинения являются важными стандартными показателями. Их несоответствие ГОСТам и ТУ - один из признаков недоброкачественности материала. При оценке механических свойств ТМ важно также и характер зависимости нагрузка – деформация материала.

Зависимость между нагрузкой Р и удлинением ε материалов в общем виде следующая:

Р = а*ε ,

где а и n – коэффициенты, значения которых зависят от вида материала и его структуры.

Для оценки прочностных свойств ТМ применяют также другие характеристики.

Удельную разрывную нагрузку Руд , Н*м/г:

Руд = Рр /b Мs

Где Рр - разрывная нагрузка, Н; b – ширина пробы материала; Мs - поверхностная плотность материала, г/м².

При растяжении проб материала затрачивается определённая работа, которая расходуется на преодоление энергий связи в материале. Если на 

материал действует нагрузка Р и материал при этом получает удлинение dl , то значение элементарной работы dR определяется:

dR = Р dl
Одноосное раздирание

При эксплуатации одежды туристских палаток, чехлов и других изделий из тканей, в концах карманов, клапанов возникают значительные механические напряжения, которые концентрируются на незначительном участке ткани, на группе нитей или даже на одной из них, вызывая разрушение ткани.

Усилие, даН(кгс), необходимое для разрыва специально надрезанной пробной полоски, называют раздирающей нагрузкой.

Существуют две группы методов испытания тканей на раздирание:

при первом происходит разрыв нитей, расположенных перпендикулярно направлению прикладываемой нагрузки;

при втором – разрываются нити, расположенные вдоль направления действующей нагрузки.

Испытания различных тканей на раздирание свидетельствуют о том, что структура материала оказывает существенное влияние на показатели раздирающей нагрузки. При увеличении в переплетении длины перекрытий, уменьшении числа нитей на 10см ткани прочность ткани на раздирание возрастает. Показатели раздирающей нагрузки зависят от коэффициента уплотнённости ткани: чем выше коэффициент, тем выше раздирающая нагрузка. Коэффициент наполнения ткани также существенно влияет на раздирающую нагрузку.

Для выработки тканей, обладающих высокой прочностью при раздирании, следует увеличивать число нитей на 10 см разрываемой системы нитей или уменьшать число нитей на 10 см противоположной системы, применять в разрываемой системе нити повышенной прочности, использовать гладкие нити с малым коэффициентом тангенциального сопротивления.

Двухосное и пространственное растяжения.



При изготовлении швейных изделий (особенно формовании деталей), а также при эксплуатации одежды, парашютов , зонтов, парусов и других изделий из ТМ в результате действия нагрузок происходит их растяжение одновременно в разных направлениях. В этом случае напряжения и деформации неодинаковы в различных направлениях и зависят от строения и свойств материалов, а также вида, размеров изделия и других факторов.

Двухосное растяжение – одновременное деформирование материала в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Пространственное растяжение материал получает в основном при действии нагрузки, прикладываемой перпендикулярно плоскости материала. Нагрузки такого вида материал испытывает при продавливании его шариком или мембраной. При продавливании материала шариком центральная часть его получает наибольшее напряжение , здесь в основном происходит разрушение материала. В первую очередь разрушается та система, которая характеризуется меньшим удлинением и прочностью.

ТМ при растяжении с помощью мембраны разрушаются одновременно на значительной части испытываемой пробы. При этом форма образующейся поверхности пробы существенно отличается от правильной формы шарового сегмента, что свидетельствует о сложном характере деформации и разрушения этих материалов.

Полуцикловые неразрывные характеристики

К ним относят: усилие Рε(t), развиваемое в материале при его растяжении на заданную величину ε за определённое время t; удлинение материала ε р(t)

при действии заданной нагрузки (усилия) Р в течение определенного времени t.

Характерная особенность ТМ – их значительная растяжимость. При этом зависимость между нагрузкой и удлинением имеет сложный характер , свидетельствующий об изменении жесткости материала по мере его растяжения. Показатель жёсткости выступает как характеристика сопротивления материала, его структурных элементов деформированию. 

Легкорастяжимые материалы обладают меньшей жёсткостью , малорастяжимые – большей.

В качестве одной из характеристик жёсткости ТМ при растяжении используется модуль жёсткости Е(модуль продольной упругости). Модуль жёсткости оценивается отношением напряжения σ, развиваемого в материале, к относительной деформации материала ε .

Е = σ/ ε

При растяжении упругих материалов модуль жёсткости достаточно полно характеризует их жёсткость. Для ТМ модуль жёсткости целесообразно оценивать напряжением, вызывающим удлинение материала на 1 %,т.е. напряжением в начальной стадии деформирования, при котором материал сопротивляется изменению формы и размеров

Одноцикловые характеристики

В швейном производстве, в частности при разматывании рулона полотна, настилании его для раскроя, выполнении швов, ВТО материалы подвергаются действию небольших по величине нагрузок, значение которых составляет 1 – 2 % разрывных.

В зависимости от способности материала сопротивляться этим воздействиям устанавливаются режимы технологических операций.

При эксплуатации одежды материалы, из которых она изготовлена, в редких случаях подвергаются однократному воздействию непрерывно возрастающей и доходящей до разрушающей нагрузки. Обычно материалы деформируются в результате действия усилий , величины которых значительно меньше разрывных. При производстве одежды и её эксплуатации на материал действуют небольшие нагрузки, которые, чередуясь с разгрузкой и отдыхом, расшатывают структуру материала и приводят к его ослаблению, что ухудшает внешний вид одежды.

Ткани, нетканые полотна и трикотаж имеют сложное строение, которое в значительной степени влияет на их деформационную способность, на характер развития релаксационных процессов.



Релаксационными называют процессы , протекающие во времени и приводящие к установлению равновесного состояния материала. Наиболее широко изучается релаксация деформации материала при действии на него постоянной нагрузки меньше разрывной. При приложении к материалу постоянной нагрузки он начинает деформироваться(растягиваться). Такой процесс называют ползучестью или упругим последействием.

В начальный период приложения нагрузки происходит значительная деформация. С течением времени она постепенно затухает и при достижении определённой величины, соответствующей данной нагрузке, деформация прекращается – устанавливается равновесное состояние. Деформация материала зафиксированная в этот момент, определяет величину полного удлинения l.

l =LK – L 0

LK - длина пробы материала, измеренная к моменту окончания действия на него заданной нагрузки; L 0- первоначальная длина пробы материала.

Полная деформация, проявляющаяся в материале при действии постоянной нагрузки, слагается из трёх компонентов: упругой, высокоэластической и пластической.

^ Упругая часть lу полной деформации ТМ возникает при появлении энергии, вызванной упругим (обратимым) изменением связей. В первый период действия нагрузки упругая часть деформации - результат незначительного изменения внешних связей , определяемых силами трения и сцепления между волокнами, проявлением межмолекулярных связей.

С ростом полного удлинения материала изменяются внутренние связи – межволоконные и межмолекулярные в волокнах.

Возникновение высокоэластической части lэ – изменяющейся во времени части полной деформации – объясняется тем, что связи, проявившиеся в первый момент по мере действия внешних сил продолжают накапливать энергию , что приводит к появлению внутренних напряжений, 

способствующих обратимости высокоэластической части деформации. Данная часть проявляется в течение длительного времени.

Пластическая часть lп полной деформации появляется в материале вследствие необратимого изменения (нарушения) внешних и внутренних связей. Под действием нагрузки в результате накопления энергии происходит нарушение связей, сопровождающееся

Перегруппировкой элементов структуры материала. Происходит необратимое сближение нитей и перемещение их в точках контакта, увеличиваются изгибы одних и распрямление нитей либо меняются изгибы всех нитей и т.п.

После освобождения материала от действия нагрузки происходит обратный релаксационный процесс.

Полная абсолютная деформация растяжения, развившаяся в маетриале к моменту разгрузки, слагается из трёх частей:

l=lу + lэ+ lп;

Многоцикловые характеристики.
При изготовлении швейных изделий, а также при эксплуатации одежды материал испытывает многократно повторяющееся растяжение, которое вызывает изменение структуры материала и приводит к ухудшению свойств. Этот процесс сопровождается изменением размеров и формы одежды, образованием на отдельных участках вздутий (в области локтя, колена)

Изучение поведения ТМ при воздействии на него многоциклового растяжения позволяет полнее оценивать его эксплуатационные и технологические свойства.

Процесс постепенного изменения структуры и свойств материала при многократной деформации называют утомлением. Появляется усталость материала – нарушение или ухудшение свойств материала, не сопровождающееся существенной потерей массы.

При многоцикловом растяжении материала получают следующие характеристики:



Выносливость пр– число циклов, которое выдерживает материал до разрушения при заданной деформации в каждом цикле.

Долговечность tр–время от начала многоциклового растяжения до момента разрушения при заданной деформации (нагрузке) в каждом цикле.

^ Остаточная циклическая деформация εо.ц % деформация накопившаяся за определённое, заданное число циклов. Она состоит из пластической и высокоэластической, период релаксации которой превышает время разгрузки и отдыха в каждом цикле.

εо.ц= 100 lо.ц/L0

lо.ц - абсолютное удлинение пробы материала после заданного числа циклов;

L0- рабочая длина пробы материала.

Практика показывает, что при сравнительно малой деформации , задаваемой в каждом цикле, материал может выдерживать большое число циклов без разрушения и без заметного нарастания остаточной циклической деформации. Поэтому ТМ принято характеризовать пределом выносливости – наибольшим значением деформации, задаваемым в каждом цикле.

^ Где в одежде встречается деформация растяжения.

При эксплуатации одежды в направлении нитей основы растяжение ткани больше, чем в направлении утка наибольшее удлинение ткани происходит в рукавах, области локтя, колена. Наибольшее растяжение ткань испытывает на тех участках одежды, где при движении человека наиболее резко увеличиваются размеры его тела. Установлено, что при выполнении человеком резких движений на спинке и рукавах изделий в зонах, прилегающих к среднему и нижнему участку проймы , ткань испытывает наибольшее растяжение.

На участках одежды, расположенных на уровне плечевого пояса или линии талии растяжение ткани значительно меньше , чем в области средней и нижней частей проймы.


  1. ^ Поглощение. Характеристики поглощения, методы и приборы для их определения.

Ткани, трикотажные и нетканые полотна способны к поглощению различных веществ , находящихся в газообразном, парообразном и жидком состоянии. В зависимости от внешних условий материалы могут удерживать поглощенные вещества или отдавать их в окружающую среду. Поглощение сопровождается изменением ряда механических (прочность, жёсткость, деформация) и физических (теплозащитные, оптические, электростатические) свойств, размеров и массы материалов.

Текстильные материалы относятся к капиллярно-пористым телам, имеющим сложную систему пор и капилляров, различающихся размерами и характером расположения. Поры в текстильных материалах образуются в результате неплотного расположения макромолекул, микрофибрилл, фибрилл в структуре волокон, между волокнами и нитями в самом материале. Различают микропоры , радиус которых меньше 10 ־7 м , и макропоры , радиус которых больше 10 ־7 м . Установлено, что микропористая структура материалов связана с особенностями строения текстильных волокон и нитей, а макропористая - со строением самих материалов, степенью их заполнения волокнистым материалом. В связи с этим поглощение веществ структурой ТМ представляет собой сложный процесс.

^ Гигроскопические свойства. ТМ при их производстве, изготовлении швейных изделий и эксплуатации одежды постоянно взаимодействуют либо с водяными парами, либо с водой. Поэтому одним из важнейших физических свойств ТМ является гигроскопичность – способность ТМ поглощать и отдавать водяные пары и воду.

Поглощение паров влаги из окружающей среды происходит путём сорбции

водяных паров волокнами, представляющей собой сложный физико- химический процесс. Процесс сорбции является обратимым, и в 

определённых условиях происходит отдача – десорбция водяных паров. Сорбция состоит из нескольких процессов. При попадании ТМ в среду с повышенной влажностью начинает протекать процесс адсорбции – притягивание поверхностью волокон паров воды, которые образую на ней плотную полимолекулярную плёнку. Адсорбция протекает очень быстро , и равновесное состояние достигается в течение нескольких секунд. При насыщении поверхности волокон водяными парами происходит процесс проникновения (диффузии) молекул воды в межмолекулярное пространство, т.е. процесс абсорбции , когда водяные пары поглощаются всем объёмом волокон. Процесс протекает медленно – несколько часов.

Процесс сорбции водяных паров очень неравномерен. В первый период сорбции происходит интенсивное поглощение влаги, но по мере насыщения волокон водяными парами скорость поглощения заметно падает и наступает сорбционное равновесие, при котором дальнейшее поглощение влаги прекращается. Влажность материала, которая соответствует сорбционному равновесию, называется равновесной влажностью. При изменении относительной влажности и температуры воздуха равновесная влажность материала также изменяется.

При десорбции наиболее интенсивная отдача влаги происходит в первый момент процесса; по мере приближения к новому равновесному состоянию скорость десорбции снижается. Но равновесная влажность материала при десорбции выше равновесной влажности при сорбции при одинаковых атмосферных условиях.

Волокна различных видов обладают разной способностью поглощать влагу, что обусловлено химическим составом и надмолекулярной структурой волокон.

Наличие в макромолекулах волокон сильнополярных гидрофильных групп (ОН) создаёт значительное силовое поле, которое притягивает и удерживает воду. Поэтому целлюлозные (лён, хлопок, вискоза) и белковые (шерсть, 

шёлк) волокна обладают большой способностью поглощать водяные пары, а синтетические волокна и нити – меньшей.

Структура волокон, характер расположения макромолекул, степень их упорядоченности, ориентации, а также степень аморфности и кристалличности структуры, её пористость определяют размеры активной поверхности сорбции и возможность лёгкого или затруднённого проникновения молекул воды вглубь волокон.

При сорбции водяных паров в макро- и замкнутых капиллярах ТМ происходит капиллярная конденсация паров влаги. Поэтому материалы из волокон имеющих большое количество мелких и замкнутых капилляров, могут хорошо сорбировать влагу.

При непосредственном соприкосновении ТМ с водой поглощение идёт как путём диффузии её молекул в полимер, так и путём механического захвата её частиц структурой материала.

Смачивание – может происходить при полном погружении материала в воду (имперсионное смачивание)или при частичном соприкосновении воды и материала (контактное смачивание). Контактное смачивание – это полное или частичное растекание жидкости по поверхности материала. Оно характеризуется краевым углом , или углом смачивания θ , который образуется между поверхностью материала и касательной к поверхности границы жидкость – воздух.

Капиллярное впитывание – обусловлено подъёмом жидкости по капиллярам материала при соприкосновении с её поверхностью. Капиллярные процессы в ТМ возможны благодаря их пористой структуре, которая представляет собой систему смежных и сообщающихся капилляров различных размеров формы сечения и ориентации. Микропоры в структуре волокон располагаются между макромолекулами, микрофибриллами, фибриллами и в межклеточном пространстве.

Влага может быть связана с материалом различными способами. По интенсивности энергии связи влаги с материалом выделяют три вида связи: 

химическую(гидратационная влага), физико-химическую (сорбционная влага) и физико-механическую(влага смачивания и капиллярности).

Способность материалов к сорбированию влаги является важнейшим гигиеническим свойством. Она способствует своевременному удалению паров влаги из под одежного слоя и обеспечивает комфортные условия в одежде.

^ Характеристики гигроскопических свойств

При оценке гигроскопических свойств ТМ используют ряд характеристик: влажность, гигроскопичность, влагоотдачу, водопоглощаемость, капиллярность, намокаемость.

Влажность Wф, % показывает какую часть массы материала составляет масса влаги, содержащейся в нём при фактической влажности воздуха

Wф= 100(mф – mс)/ mс

mф - масса образца при фактической влажности воздуха, г; mс - масса абсолютно сухого образца.

^ Кондиционная влажность материала Wк, %, материала (при атмосферных условиях, близких к нормальным) определяется кондиционной влажностью составляющих его волокон и может быть рассчитана по формуле

Wк = (р1 W1 + р 2W2)/100

W1 ,W2 - кондиционная влажность составляющих волокон, % ; р1, р 2- содержание волокон в материале, %.

Гигроскопичность Wг, %, - влажность материала при 98 % -ной относительной влажности воздуха и температуре (20 ± 2) ºС

Wг= 100(m – mс)/ mс

m – масса пробы материала, выдержанной в эксикаторе при 98 % -ной относительной влажности воздуха, г .

Показателями влажности и гигроскопичности характеризуются свойств материалов, которые обеспечивают своевременное удаление влаги из пододёжного слоя. Для материалов изделий, соприкасающихся 

непосредственно с телом человека, установлены стандартные требования к их гигроскопичности.

Влагоотдача – Во, %, характеризует десорбционную способность материала; она определяется количеством влаги , отданной в среду с относительной влажностью воздуха (2±1) % гигроскопичным материалом:
Во =100(mв.э. – mс.э)/ (mв.э – mс)
mв.э - масса пробы материала, выдержанной в эксикаторе при 98 % -ной относительной влажности воздуха, г; mс.э - масса пробы материала после высушивания в эксикаторе с концентрированной серной кислотой.

Водопоглощаемость– Пв, % характеризует количеством влаги, поглощённом материалом при его полном погружении в воду
Пв = 100(mв – m0)/ m0

mв - масса пробы после замачивания в воде, г; m0- первоначальная масса пробы, г.

Капиллярность h, мм, - характеристика поглощения влаги продольными капиллярами материала. Оценивается высотой подъёма жидкости в пробе материала, погружённого одним концом в воду в течение 1 часа.

Водопоглощаемость и капиллярность являются важными показателями для материалов, предназначенных для бельевых, купальных изделий, полотенец.

Намокаемость – Н, г/м², - количество воды, поглощенной материалом за 10 мин его дождевания.

Н = (mд – mк)/S
- масса квадратной пробы после дождевания, г; - масса квадратной пробы после сушки и выдержки в нормальных атмосферных условиях, г; - площадь пробы, м².



Методы определения большинства характеристик гигроскопических свойств материалов можно разделить на прямые и косвенные. Прямые методы основаны на отделении влаги от материала и раздельном определении их массы. К ним относятся: метод высушивания пробы до постоянной массы; методы, основанные на экстрагировании влаги из материала водопоглощающими жидкостями; дистилляционный метод.

Косвенные методы оценки основаны на измерении физической величины, функционально связанной с влажностью материала. К этим методам принадлежат: кондуктометрический метод, основанный на изменении электрического сопротивления датчика, в зависимости от влажности материала; ёмкостный метод, основанный на изменении диэлектрических свойств материала, в зависимости от содержания влаги.




Задача

Определить условную жесткость хлопчатобумажной ткани с поверхностной плотностью 150 г/м2, если известно что: размер пробы равен 30х160 мм, для эксперимента использовали 5 проб, относительный прогиб по основе составил 0,85, по утку – 0,88. Сопоставляя полученные результаты с данными ЦНИИШПа установить область применения данной ткани

Дано:

МS= 150 г/м2

f0=0,85

fу=0,88

30×160 мм

Решение: Жёсткость определяют по формуле: ЕI = 42046m/А

Ао=24,53

Ау=35,49

m= МS *S

S = 30*160*5/1000000=0,024м²

m=0,024*150=3,6 г

ЕI о = 42046*3,6/24,53=6171мкН·см²

ЕI у = 42046*3,6/35,49=4265мкН·см²

Сопоставляя полученные результаты с данными ЦНИИШПа установили, что данная ткань может использоваться для изготовления костюмов.


Скачать файл (38.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации