Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

4. Методы оценки жесткости при изгибе

Жесткость швейных материалов характеризуется способностью сопротивляться упругим деформациям. Определяется она, в основном, при изгибе.

Жесткость при изгибе вычисляют по формуле:

Dи = Eи∙I, (4.1)

где Eи –

модуль упругости при изгибе, Па;

I = bh3/12 –

момент инерции поперечного сечения образца, м4 (b – ширина образца, м; h – толщина образца, м).

При определении свойств материалов при изгибе применяют различные методы испытания: метод кольца; метод консоли; метод опоры пробы на двух опорах; метод продольного изгиба; определяют драпируемость и несминаемость материалов. Выбор метода испытаний зависит от вида материала и его назначения в изделии [75].

ГОСТ 10550-93. Материалы текстильные. Полотна. Методы определения жесткости при изгибе [4]. Настоящий стандарт распространяется на материалы для одежды – ткани, трикотажные и нетканые полотна, искусственный мех и дублированные материалы; текстильно-галантерейные изделия (ленты и тесьму) и устанавливает следующие методы определения жесткости:

– определение жесткости при изгибе под действием собственной силы тяжести без принудительной деформации пробы (консольный бесконтактный метод и метод переменной длины);

– определение жесткости под действием сосредоточенной нагрузки с принудительной деформацией пробы (метод кольца).

Определение жесткости по консольному бесконтактному методу проводят для материалов, имеющих абсолютный прогиб 10 мм и более (f > = 10 мм); по методу кольца – для материалов, имеющих абсолютный прогиб менее 10 мм (f < 10); по методу переменной длины – для материалов, имеющих абсолютный прогиб более 60 мм (f > = 60 мм).

Применение метода определения жесткости предусматривается в нормативно-технической документации на конкретный вид ткани в зависимости от условий эксплуатации.

ГОСТ 29104.21-91. Ткани технические. Методы определения жесткости при изгибе [38]. Настоящий стандарт распространяется на технические ткани и устанавливает методы определения жесткости при изгибе.

Сущность консольно-контактного метода заключается в определении изгибающего момента, необходимого для прогиба элементарной пробы ткани под действием собственного веса, отнесенного к кривизне единицы площади элементарной пробы. Сущность метода кольца заключается в определении нагрузки, необходимой для прогиба согнутой в кольцо элементарной пробы ткани на 1/3 его диаметра. Применение метода предусматривается в нормативно-технической документации на конкретный вид ткани в зависимости от условий эксплуатации.

ГОСТ 12.4.090-86. Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты. Метод определения жесткости при изгибе [8]. Настоящий стандарт распространяется на специальную защитную одежду, изолирующие костюмы, средства защиты рук и головы и устанавливает метод определения жесткости при изгибе швов и материалов, применяемых для их изготовления. Сущность метода заключается в определении максимальной величины усилия, необходимого для изгиба швов и материалов. Метод предназначен для определения жесткости при проектировании изделий.

Отбор проб. Для проведения испытания материалов из точечных проб вырезают по пять элементарных проб длиной (9,0 ± 0,1) см и шириной (3,0 ± 0,1) см в продольном и поперечном направлениях.

Для проведения испытания швов из точечных проб материалов вырезают по пять элементарных проб длиной (18,0 ± 0,1) см, шириной (4,0 ± 0,1) см в продольном и поперечном направлениях.

Аппаратура. Для проведения испытания применяют: прибор ПЖШ-2 (рис. 4.1) и осциллограф типа Н-117/1 для фоторегистрации процесса изгиба элементарной пробы по нормативно-технической документации.

missing image file

Рис. 4.1. Прибор ПЖШ-2: 1 – конечные выключатели; 2 – тензорезистор; 3 – упор для фиксирования неподвижного кронштейна; 4 – неподвижный кронштейн с зажимом; 5 – испытуемая проба; 6 – подвеска с грузами; 7 – клавиша настройки; 8 – клавиша диапазона усилий; 9 – резистор настройки диапазона нагрузок «до 500 мН»; 10 – резистор настройки диапазона нагрузок «до 2500 мН»; 11 – резистор настройки «О» микроамперметра; 12 – клавиша «пуск»; 13 – клавиша «возврат»; 14 – клавиша включения питания; 15 – клавиша включения осциллографа; 16 – микроамперметр; 17 – ручка механического перемещения подвижного кронштейна; 18 – подвижный кронштейн с зажимом; 19 – асинхронный двигатель типа РД-09; 20 – привод подвижного кронштейна

Подготовка к испытанию. Подготовленные элементарные пробы материалов для испытания швов разрезают на две равные части, их продольные стороны соединяют швом и приутюживают. Требования к изготовлению швов – по ГОСТ 29122-91 [39]; номер швейных игл – по ГОСТ 22249-82 [26]. Элементарная проба шва в готовом виде должна быть длиной (9,0 ± 0,1) см и шириной (3,0 ± 0,1) см.

Жесткость шва и материала при изгибе определяют при помощи микроамперметра (экспресс-метод) или осциллографа, позволяющего одновременно проводить научные исследования процесса изгиба.

Испытуемую элементарную пробу 5 заправляют лицевой стороной к работающему сначала в зажим неподвижного, а затем подвижного кронштейна 18. Неподвижный кронштейн при этом фиксируется упором 3.

Заправленную элементарную пробу приводят в свободное состояние, для чего освобождают неподвижный кронштейн от упора и вращением ручки механического перемещения подвижного кронштейна 17, устанавливают ноль на микроамперметре.

Определение жесткости шва и материала при помощи микроамперметра

1. Автоматическим перемещением подвижного кронштейна элементарную пробу шва или материала сжимают до изгиба и образования складки.

2. За результат испытания принимают величину максимального отклонения стрелки микроамперметра в момент образования складки.

Определение жесткости шва и материала при помощи осциллографа

1. Перед началом испытания устанавливают ноль на микроамперметре прибора ПЖШ-2 и осциллографе.

2. За результат испытания принимают максимальную высоту кривой в момент образования складки совмещением ее с тарировочным графиком.

3. После снятия показания с микроамперметра или осциллографа нажатием на клавишу «возврат» подвижный кронштейн переводят в исходное состояние.

Обработка результатов. Величину усилия, необходимого для изгиба элементарной пробы Риз в миллиньютонах вычисляют по формуле:

Риз = K∙Р, (4.2)

где K = 9,81; Р – величина усилия, гс.

За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов испытания пяти элементарных проб швов или материалов отдельно в продольном и поперечном направлениях. Допустимое отклонение от среднего значения не должно превышать 10 %. Вычисления производят с погрешностью до 0,1 мН с последующим округлением до целого числа.

ГОСТ 8977-74. Кожа искусственная и пленочные материалы. Методы определения гибкости, жесткости и упругости [55]. Настоящий стандарт распространяется на искусственные и синтетические кожи, переплетные материалы, клеенку столовую и на полимерные пленочные материалы бытового назначения и устанавливает методы определения гибкости методом плоской петли (метод А), жесткости и упругости методом кольца (метод Б).

Упругость – отношение величины распрямления согнутой в форме кольца элементарной пробы после снятия нагрузки к заданной величине прогиба при определении жесткости.

Гибкость – высота петли, образованная полоской материала при соединении вместе двух концов полоски и прижатии этих концов грузом.

Исследователями [90] этот метод был усовершенствован путем использования проб разной формы и повышения информативности отдельного эксперимента за счет применения большего числа количественных показателей. Разработанный ими метод предусматривает использование как стандартных проб прямоугольной формы, которые сгибаются в кольцо и крепятся на специальной съемной площадке, так и проб крестообразной формы. Их выкраивают из образца материала по размерам, указанным в табл. 1.7, которые выбирают в зависимости от жесткости материала и чувствительности измерительного устройства.

Таблица 4.1

Параметры проб для определения жесткости на изгиб

Форма пробы

Площадь, мм2

Высота, мм

Прогиб, мм

Прямоугольная (по ГОСТу 8977-74)

70×20

95×20

160×20

22

30

51

7

10

17

Крестообразная

95×95*

110×110*

160×160*

22

30

51

7

10

17

Примечание. *Ширина каждого лепестка 20 мм соответствует ширине прямоугольной пробы.

Патент РФ 2163017. Способ определения жесткости текстильных материалов при изгибе [81]. Способ определения жесткости текстильных материалов при изгибе, по которому испытуемую пробу располагают на опорной площадке, прижимают грузом к неподвижной части опорной площадки, измеряют прогибы концов пробы после опускания подвижной части опорной площадки и отделения пробы от нее, а по относительной стреле прогиба и массе рассчитывают жесткость, отличающийся тем, что в качестве пробы используют образец в форме «ромашки», лепестки которой размером 30×70 мм имеют разные направления, характерные для кроя деталей одежды, а жесткость определяют по формуле, в которой масса пяти стандартных проб выражена через поверхностную плотность материала:

В = 1009∙Мs/А, (4.3)

где B –

жесткость текстильных материалов, мкН/см2;

Мs –

масса 1 м2 – поверхностная плотность материала, г/м2;

A –

функция относительного прогиба.

Способ отличаюется тем, что направления лепестков соответствуют 15, 30, 45, 60, 75, 90 ... 345° к продольному направлению материала.

Патент РФ 2267784. Способ определения свойств материалов текстильной и легкой промышленности при изгибе [85]. Способ определения свойств материалов текстильной и легкой промышленности при изгибе, по которому образец из испытуемого материала подвергают изгибу и определяют условную жесткость, снимают изгибающее усилие и определяют условную упругость, отличающийся тем, что подвергают изгибу образец выбранной формы (согнутый в кольцо прямоугольный образец или объемный образец) и в процессе изгиба определяют через заданные интервалы времени значение силы сопротивления образца изгибающему усилию, значение прогиба образца и время с момента приложения изгибающего усилия к образцу, по которым определяют характеристики процесса изменения жесткости: зависимость жесткости материала Р (гс) от времени τ (с), записанная в форме таблиц зависимость жесткости материала Р (гс) от величины прогиба образца λ (мм), записанная в форме таблицы, и работа А (Дж), затрачиваемая на изгиб, которую определяют одним из приближенных методов интегрирования по всем аргументам таблицы зависимости Р (λ).

Резюме

Различные способы на определение жесткости при изгибе в различных видах одежды подтверждают, что она является важной характеристикой при проектировании. Для бесконсольного бесконтактного метода определения жесткости и методу переменной длины используют прибор ПТ-1 и ПТ-2. Испытания по методу кольца проводят на приборе типа ПЖУ-12М, ПЖУ-12-2М.

Вопросы для самопроверки

1. Опишите методы определения жесткости.

2. Раскройте различия между показателями жесткости и упругости.

3. Суть патентных изобретений определения жесткости?


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074