Разрывная нагрузка ткани в чем измеряется. Механические свойства. Устойчивость к механическим воздействиям

10.01.2024

Разрывная нагрузка -наибольшее усилие, выдерживаемое материалом до разрушения и выражающее его способность воспринимать нагрузку.

Для тканей разрывную нагрузку (абсолютную) обычно выражают в ньютонах (Н) или килограмм — силах (кгс); 1 кгс» ~9,8 Н.

Этот показатель является обязательным для большинства тканей различного волокнистого состава. Интерес к нему объясняется сравнительной простотой его определения; кроме того, разрывная нагрузка тканей позволяет косвенно оценить качественный состав сырья, используемого для выработки продукции, а также степень повреждения материала в процессах заключительной отделки. Например, ткани из дефектной шерсти или недостаточно зрелого хлопка имеют заниженные против норм значения разрывной нагрузки. Пережог, перекрас, неправильные опаливание, беление или отделка термореактивными смолами (несминаемая отделка) тоже приводят к снижению разрывной нагрузки ткани. Поэтому, несмотря на то что ткани, особенно бытового назначения, в процессе эксплуатации обычно не испытывают нагрузок, близких к разрывным, последние широко используют для характеристики механических свойств тканей и нормируют в стандартах.

Разрывную нагрузку часто используют для оценки кинетики изнашивания тканей. На рис. 3 приведены типичные кривые изменения разрывной нагрузки тканей в процессе эксплуатации последних. Как видим, высокое начальное значение разрывной нагрузки еще не определяет поведение ткани в носке. У одной ткани (кривая) начальное значение разрывной нагрузки было больше, чем у другой ткани (кривая). Но в процессе эксплуатации первая ткань изнашивается быстрее, и уже после определенного периода и ее разрывная нагрузка меньше, чем у второй ткани. В связи с этим ткань, которой соответствует кривая, имеет меньший срок носки.

Разрывное удлинение (абсолютное)это разница между длиной образца в момент разрыва и зажимной его длиной до разрыва.

Ткани, имеющие высокое удлинение при разрыве, например шерстяные и из синтетических волокон, обладают, как правило, хорошими эластичностью, несмииаемостью, стойкостью к истиранию и т. п.
Как и разрывная нагрузка, удлинение при разрыве в значительной степени зависит от качественного состава сырья, из которого выработана ткань. При одинаковой разрывной нагрузке лучшей в отношении механических свойств считается та ткань, которая имеет более высокое разрывное удлинение. Механические свойства у ткани, которой соответствует кривая /, лучше, чем у ткани, которой соответствует кривая, так как из — за большего разрывного удлинения работа разрыва (заштрихованная площадь) у нее больше. Поскольку работа разрыва характеризует количество энергии, которое необходимо затратить на разрушение материала, первую ткань можно считать более «прочной», чем вторую.

Разрывную нагрузку и удлинение при разрыве тканей определяют путем испытания трех пробных полосок по основе и четырех по утку/Размеры пробных полосок указаны в табл. 6. При возникновении разногласий испытывают пробные полоски размерами 50X100 мм для шерстяных тканей и 50×200 мм для всех остальных тканей. Заготовки для пробных полосок вырезают из образца ткани с помощью специальных металлических шаблонов. Ширина заготовок 30 или 60 мм, длина должна быть больше зажимной длины на 150 мм. Продольные нити удаляют с обеих сторон заготовок до тех пор, пока рабочая ширина пробных полосок тканей не станет равной 25 или 50 мм.

Согласно ГОСТ 3813 -72, пробные полоски подвергают растяжению до разрушения на разрывных машинах трех типов: с переменной скоростью возрастания нагрузки и деформации, с постоянной скоростью возрастания нагрузки, с постоянной скоростью деформирования. Различие между этими машинами заключается в характере нагружения или деформирования испытуемого материала.
На рис. 5 приведены диаграммы нагрузки и деформации, получаемые на разрывных машинах различных типов. Машины второго и третьего типов считаются более совершенными, так как характер роста нагрузки или деформации испытуемых на них материалов не зависит от особенностей механических свойств последних. Это позволяет более правильно оценивать в сравнении механические свойства различных материалов. Машины первого типа лишены такого преимущества. Например, а показаны диаграммы роста нагрузки и деформации двух тканей. Несмотря на то что конечные результаты испытания этих тканей (разрывная нагрузка и удлинение при разрыве) у них одинаковы, нельзя говорить о том, что механические свойства тканей одинаковы. Вместе с тем машины первого типа более просты в устройстве и эксплуатации.

Пробная полоска ткани заправляется в зажимы. Зажим соединен с рычагом (маятником). Поэтому рассматриваемые машины иногда называют разрывными машинами с маятниковым силоизмерителем, или разрывными машинами маятникового типа. Зажим может опускаться с постоянной скоростью; движение он получает от какого — либо привода, обычно электрического. При движении нижнего зажима усилие через образец передается к верхнему зажиму, и грузовой рычаг начинает отклоняться влево. Нагрузка на образец возрастает пропорционально увеличению угла ср. В момент разрушения пробной полоски стрелка рычага 2 останавливается и на шкале / показывает значение разрывной нагрузки. А по шкале 3 определяют величину удлинения при разрыве.

Сменой груза на рычаге 2 можно изменить диапазон нагрузок, получаемых при испытании.
В СССР серийно выпускается разрывная машина РТ — 250М с маятниковым силоизмерителем, имеющая диапазон нагрузок от 0 до 50 и от 0 до 250 кгс. Заметим здесь, что шкала нагрузок разрывной машины должна подбираться так, чтобы средняя разрывная нагрузка испытуемого образца находилась в пределах 20 -80% максимального значения шкалы.

По ГОСТ 3813 -72, при заправке пробных полосок в зажимы разрывной машины им дают предварительное натяжение путем подвешивания специальных грузов к нижнему концу пробной полоски. Величину грузов предварительного натяжения выбирают в зависимости от размеров пробной полоски и поверхностной плотности испытуемой ткани.

При испытании скорость опускания нижнего зажима разрывной машины должна быть такой, чтобы средняя продолжительность растяжения пробной полоски до разрушения соответствовала 30±5 с для тканей с удлинением менее 150% и 60±15 с для тканей с удлинением 150% и более.

За окончательный результат при определении разрывной нагрузки и удлинения при разрыве принимают среднее арифметическое всех первичных результатов.

Раздирающая нагрузка -усилие (кгс, Н), необходимое для разрыва специально надрезанной пробной полоски ткани. Эта нагрузка характеризует способность тканей выдерживать усилие, которое концентрируется на сравнительно небольшом ее участке, например при надрывах, при жестком закреплении края ткани и т. д.

При определении раздирающей нагрузки (ГОСТ 17922 -72) пробные полоски, вырезаемые из образца -три с поперечным расположением нитей основы и четыре с поперечным расположением нитей утка,размечают по схеме. По линии делают надрез и заправляют образовавшиеся язычки в зажимы разрывной машины по линиям АВ и АС. Расстояние между зажимами устанавливают равным 100 мм, скорость опускания нижнего зажима 100 ±10 мм/мин. При движении нижнего зажима нагрузка через продольные нити передается поперечным и они рвутся в направлении надреза. Разрыв пробной полоски ведут до линии аа. Раздирающую нагрузку ткани подсчитывают как среднее арифметическое из результатов первичных испытаний по основе и по утку.

Обычно раздирающая нагрузка тканей намного меньше разрывной нагрузки. Например, если по ГОСТ 5067 -74 раздирающая нагрузка шелковых и полушелковых плательно — костюмных тканей равна не менее 0,8 кгс, то разрывная нагрузка -не менее 20 кгс.

Для хлопчатобумажных и шелковых тканей, имеющих ворс, в стандартах должна нормироваться прочность закрепления ворса.

Прочность закрепления ворса характеризуется усилием, необходимым для выдергивания из ворсовой ткани одной ворсинки. При определении этого показателя (ГОСТ 3815.3 -77) из образца вырезают пять полосок вдоль основы размерами 20X100 мм. К обоим концам каждой полоски пришивают другую полоску ткани шириной 20 мм и длиной 250 мм. Складывая образующуюся ленту пополам, выделяют у испытуемой полоски ткани ряд ворсинок, которые зажимают в верхнем зажиме разрывной машины для испытания одиночной нити. Нижнюю часть ленты под натяжением 25 гс заправляют в нижний зажим разрывной машины. Расстояние между зажимами 200 мм, скорость опускания нижнего зажима 200 мм/мин. В момент полного выдергивания ворсинок отмечают показания шкалы нагрузок. Ворсинки, оставшиеся в верхнем зажиме, пересчитывают, после чего определяют усилие, необходимое для выдергивания одной ворсинки.

ЛЕКЦИЯ № 11

1. Цель и сущность метода.

2. Определение коэффициентов, учитывающих долю нитей основы и утка в ткани.

3. Определение условной длины ткани.

4. определение числа нитей основы и утка в ткани.

5. Совершенствование метода проектирования проф.О.С. Кутеповым.

6. Порядок проектирования ткани по заданной прочности на разрыв с использованием поправок проф. О.С. Кутепова.

Метод получил название «Метод инженера А. А. Синицына» по имени автора, предложившего его в 1932 г. Позднее этот метод дополнен проф. О.С. Кутеповым. Его применяют в тех случаях, когда необходимо спроектировать ткань с заданной разрывной нагрузкой полоски ткани по основе и утку.

Целью данного метода является определение числа нитей основы и утка на 10 см ткани при сохранении поверхностной плотности ткани и толщины нитей по заданной разрывной нагрузке полоски ткани.

Для решения данной задачи А. А. Синицыным используется понятие разрывной длины ткани по основе и по утку (;). Физический смысл разрывной длины полоски ткани выражает длину ленты ткани (в км), при которой ткань под действием собственной массы разорвется.

Для проектирования принимают ткань–эталон, имеющую следующие данные:

Поверхностная плотность ткани (Мм 2);

) и по утку ();

Число нитей основы () и число нитей утка () на 10 см суровой ткани;

Линейная плотность основы () и утка ().

Разрывную нагрузку полоски ткани определяют с учетом процента использования нитей основы и утка по следующим формулам.

Процент использования нитей основы в ткани равен:

Процент использования нитей утка в ткани равен:

где - разрывная нагрузка пряжи по основе и утку, сН/текс.

Зная разрывную нагрузку полоски ткани по основе и утку и поверхностную плотность ткани, А.А. Синицын определяет разрывную длину полоски ткани по следующим формулам.

Разрывная длина полоски ткани по основе:

где 20 – переводной коэффициент для полоски ткани размером 50 200 см.

При разрыве полоски ткани по основе, уток играет пассивную роль и поэтому он незначительно изменяет прочность полоски ткани по основе. Точно такое же явление наблюдают с нитями основы при разрыве полоски ткани по утку. Поэтому А.А. Синицин ввел понятие условной разрывной длины ткани по основе и утку, нити которой несут на себе основное влияние разрывной нагрузки.

Условная разрывная длина ткани по основе:

Условная разрывная длина ткани по утку:

Последующие расчеты сводятся к определению коэффициентов α и β, определяющих долю нитей основы и утка в поверхностной плотности ткани.

При условии, что α + β = 1 можно записать, что масса нитей основы в 1м 2 ткани будет равна

Мм 2 = α·Мм 2 + β·Мм 2 ,

где масса нитей основы равна - α ;

масса нитей утка равна - β .·

Определим коэффициенты α и β для ткани–эталона. Для этого определим отношение масс нитей основы и утка - М о /М у, равное:

(16.4)

где - у усадка ткани в отделке, %.

Приравнивая левую и правую части полученного выражения, предварительно заменив значения массы нитей основы выражением М о =α и массы нитей утка выражение М у =β , и добавляя уравнение α + β = 1 получаем систему уравнений вида:

Определив коэффициенты α и β, определяют условную разрывную длину по основе и утку.

Зная условную разрывную длину по основе и утку ткани-эталона, Синицын делает переход к расчету проектируемой ткани. При этом вводится следующее допущение: условная разрывная длина для ткани–эталона и проектируемой ткани сохраняется постоянной величиной, т.е. и .

В этом случае можно написать, что условная разрывная длина ткани-эталона по основе равна:

где , – разрывная нагрузка полоски проектируемой ткани, сН;

α′, β′ – доля основной и уточной пряжи в поверхностной плотности проектируемой ткани.

Синицын преобразует вышеприведенные уравнения к виду

из которой определяет долю нитей основы в проектируемой ткани.

Доля нитей основы в проектируемой ткани равна:

из которой находит значения β¢ и α¢.

Доля нитей утка в проектируемой ткани равна:

Определив выражения для α" и β", по аналогии с уравнением (), составляют уравнение вида

Плотность по основе в проектируемой ткани равна

где - плотность по основе и утку в проектируемой ткани.

В этом уравнении имеется два неизвестных Ро и Ру. Для решения этого уравнения А.А.Синицын использовал эмпирический метод, предложенный Брайерлеем. Однако метод Брайерлея применим для очень узкого ассортимента тканей. В основном это ткани следующих переплетений: полотняного, сатинового переплетения и рогожки. Для тканей других переплетений метод инж. А. А. Синицына применять нельзя . Из–за этих ограничений и сложности в расчетах метод Синицина в данном изложении не нашел широкого применения.

Однако его можно использовать для других переплетений однослойных тканей, применив коэффициенты плотности нитей в ткани, введенные проф.О.С. Кутеповым. При этом проектируемая ткань условно приравнивается к ткани квадратного строения, после чего доля нитей основы и утка пересчитывается в соответствии с заданным значением коэффициентов α и β. В этом случае порядок проектирования следующий.

ГОСТ 29104.4-91

Группа М09

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ТКАНИ ТЕХНИЧЕСКИЕ

Метод определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве

Industrial fabrics.
Method for determination of breaking stress and extension

MКC 59.080.30
ОКСТУ 8209, 8309

Дата введения 1993-01-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным комитетом легкой промышленности СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

В.В.Стулов, канд. техн. наук; И.С.Давыдова, канд. техн. наук; Г.К.Щеникова

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 27.09.91 N 1541

3. ВЗАМЕН ГОСТ 3813-72 в части технических тканей

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ


	Номер раздела, пункта



ТУ 25-1894.003-9

5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2004 г.

Настоящий стандарт распространяется на технические ткани и устанавливает метод определения разрывной нагрузки, удлинений при разрыве и стандартной нагрузке.

1. МЕТОД ОТБОРА ПРОБ

Отбор точечных проб - по ГОСТ 29104.0 со следующим дополнением: длина точечной пробы должна быть не менее 500 мм.

2. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

2.1. Для проведения испытания применяют:

машины разрывные, обеспечивающие постоянную скорость опускания нижнего зажима (маятникового типа), или постоянную скорость деформации, или постоянную скорость возрастания нагрузки с относительной погрешностью показаний разрывной нагрузки ±1,0%, абсолютной погрешностью показаний удлинения ±1,0 мм, со средней продолжительностью разрыва, регулируемой от (30±15) до (60±15) с.

При возникновении разногласий испытания проводят на разрывных машинах маятникового типа;

линейку измерительную металлическую по ГОСТ 427 ;

секундомер по ТУ 25-1894.003.

2.2. Разрывные машины должны быть оснащены зажимами системы ВНИИТТ (черт.1).

1 - корпус зажима; 2 - неподвижная губка; 3 - промежуточная подвижная губка;
4 - крайняя подвижная губка; 5 - зажимные винты; 6 - прижимной винт; 7- прижимная планка

2.3. Во избежание проскальзывания или перекусывания элементарной пробы в зажимах разрывных машин допускается применять прокладки. При этом концы прокладок должны находиться на уровне плоскостей зажимов, ограничивающих зажимную длину пробы.

3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

3.1. Перед испытанием точечные пробы выдерживают в климатических условиях по ГОСТ 10681 не менее 24 ч.

Испытание ткани проводят в этих же условиях.

3.2. Из каждой точечной пробы отбирают семь элементарных проб в виде полосок: три по основе и четыре по утку.

Элементарные пробы предварительно размечают так, чтобы одна проба не являлась продолжением другой. Продольные нити элементарной пробы должны быть параллельны соответствующим нитям основы или утка точечной пробы. Первую элементарную пробу в направлении основы размечают на расстоянии не менее 50 мм от кромки точечной пробы. Элементарные пробы в направлении утка размечают на расстоянии не менее 50 мм от края точечной пробы, распределяя их последовательно по длине.

Схема раскроя элементарных проб приведена на черт.2.

Уточные элементарные пробы; , , - основные элементарные пробы;
- полоска ткани с кромкой; - ширина ткани; - длина точечной пробы,
зависящая от зажимной длины элементарной пробы

3.3. Размеры элементарных проб принимают равными 50х500 мм или 80х500 мм. Допускаемые отклонения по размеру элементарных проб устанавливают мм.

Допускается в зависимости от конструкции зажимных устройств применять элементарные пробы длиной более 500 мм.

3.4. Рабочая ширина элементарных проб должна быть равной 25 или 50 мм. Допускаемое отклонение не должно быть более 0,5 мм.

3.5. Для получения рабочей ширины элементарной пробы нити продольных направлений удаляют с обеих сторон до тех пор, пока ширина, несущая нагрузку, не станет равной 25 или 50 мм.

3.6. При подготовке элементарных проб из тканей с осыпающимися крайними долевыми нитями используют один из следующих методов:

а) на элементарной пробе с легко осыпающимися крайними нитями отмечают рабочую ширину и заправляют элементарную пробу в зажимы разрывной машины. С обеих сторон пробы перпендикулярно к направлению растяжения посередине делают надрезы по продольным нитям до линий, обозначающих рабочую ширину. Надрезанные с обеих сторон нити пробы отводят, кроме 2-4 нитей, граничащих с обозначенными линиями;

б) на элементарной пробе с малоосыпающимися крайними нитями удаляют нити с обеих сторон по длине элементарной пробы, оставив с каждой стороны от обозначенных линий по 2-4 нити. В той части элементарной пробы, которая будет заправлена в верхний зажим, эти нити отводят и обрезают на 25-30 мм больше длины щечки зажима. В нижний зажим заправляют конец подготовленной пробы с оставленными нитями, в верхний зажим - другой конец.

3.7. На разрывной машине устанавливают расстояние между зажимами, равное (200±1) мм.

3.8. Шкала нагрузок разрывной машины должна подбираться так, чтобы средняя разрывная нагрузка испытываемой точечной пробы находилась от 20 до 80% максимального значения шкалы.

3.9. Скорость опускания нижнего зажима разрывной машины устанавливают так, чтобы средняя продолжительность процесса растяжения элементарной пробы до разрыва соответствовала (40±25) с.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

4.1. Один конец элементарной пробы заправляют в верхний зажим разрывной машины без перекоса и слегка зажимают его. Другой конец пробы заправляют в нижний зажим и подвешивают груз предварительной нагрузки. При ослаблении верхнего зажима под действием предварительной нагрузки элементарная проба немного опускается. Затем крепко зажимают сначала верхний, а затем нижний зажимы. После этого приводят в действие нижний зажим.

4.2. Значение предварительной нагрузки выбирают в зависимости от поверхностной плотности технических тканей в соответствии с таблицей.


Поверхностная плотность, г/м	Предварительная нагрузка, Н (кгс), при размерах элементарных проб, мм

Св. 75 до 500 включ.
" 500 " 800 "
" 800 " 1000 "
" 1000 " 1500 "
" 1500 " 2000 "

4.3. При разрыве элементарной пробы в зажиме или на расстоянии 5 мм и менее от зажима результат испытания учитывают только в том случае, если его значение не менее минимальной разрывной нагрузки, предусмотренной в нормативно-технической документации на технические ткани. В противном случае подвергают разрыву дополнительные элементарные пробы.

4.4. Значения разрывной нагрузки и удлинение при разрыве снимают с соответствующих шкал разрывной машины после разрыва элементарной пробы.

4.5. При испытании технических тканей из комбинированных нитей показания шкал машины снимают в момент первого останова стрелки силоизмерителя.

4.6. Удлинение ткани при стандартной нагрузке фиксируют в момент показания стрелкой силоизмерителя нагрузки, установленной в соответствии с нормативно-технической документацией на конкретную ткань, или по диаграмме "нагрузка-удлинение", которую получают на самопишущем приборе разрывной машины. Методика обработки диаграммы приведена в приложении 1.

При возникновении разногласий удлинение при стандартной нагрузке определяют по диаграмме "нагрузка-удлинение".

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1. За разрывную нагрузку ткани принимают среднеарифметическое значение результатов всех измерений по основе или утку.

Вычисление проводят до первого десятичного знака с последующим округлением до целого числа.

5.2. Удлинение () элементарной пробы при разрыве по основе или по утку в процентах вычисляют по формуле

где - удлинение при разрыве, мм;

200 - расстояние между зажимами разрывной машины, мм.

За окончательный результат принимают среднеарифметическое значение всех измерений по основе или по утку.

За удлинение ткани при стандартной нагрузке принимают среднеарифметическое значение всех измерений по основе или по утку.

Вычисления проводят с погрешностью до второго десятичного знака с последующим округлением до первого десятичного знака.

5.3. Протокол испытания приведен в приложении 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). ОБРАБОТКА ДИАГРАММЫ "НАГРУЗКА-УДЛИНЕНИЕ"

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

Диаграмму "нагрузка-удлинение" снимают в масштабе не менее М 1:1 и обрабатывают следующим образом:

1. Из точки на кривой опускают перпендикуляр на ось . Длина перпендикуляра соответствует значению фактической разрывной нагрузки элементарной пробы. С помощью измерительной металлической линейки измеряют длину перпендикуляра в миллиметрах.

2. На перпендикуляре отмечают отрезок , соответствующий значению нагрузки, установленной в нормативно-технической документации на конкретную ткань или от фактической разрывной нагрузки элементарной пробы. Длину отрезка () в миллиметрах вычисляют по формуле

где - норма нагрузки, при которой необходимо определить промежуточное значение удлинения, даН (кгс);

- длина перпендикуляра , мм;

- фактическая разрывная нагрузка элементарной пробы ткани, даН (кгс).

3. Из точки параллельно оси проводят прямую до пересечения с кривой (точка ).

4. Из точки на ось опускают перпендикуляр .

5. На оси измеряют отрезки и .

6. Промежуточное значение удлинения () в процентах вычисляют по формуле

где - удлинение при разрыве, %

- длина отрезка , мм;

- длина отрезка , мм.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (обязательное). ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

Протокол испытания должен содержать:

наименование ткани;

номер партии;

тип разрывной машины;

значение предварительной нагрузки, Н (кгс);

разрывную нагрузку элементарной пробы по основе и утку, даН (кгс);

среднеарифметическое значение разрывной нагрузки по основе и утку, даН (кгс);

среднеарифметическое значение удлинения при разрыве по основе и утку, %;

удлинение при стандартной нагрузке по основе и утку, %;

среднеарифметическое значение удлинения при стандартной нагрузке по основе и утку, %;

дату проведения испытания;

подпись ответственного за испытание.

Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2004