СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЛАКСАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СДВИГЕ Российский патент 2015 года по МПК G01N33/36 

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для объективной оценки релаксационных свойств материалов при сдвиге по характеристикам:

- падение усилия в процессе выдерживания образца под нагрузкой (ΔP, cH);

- резильянс - отношение работы восстановления после сдвига к работе сдвига (R).

Наиболее близким к заявленному способу является «Способ определения формовочных свойств» [1].

Существующий способ предусматривает определение формовочных свойств ткани, характеризующихся изменением угла Θ(град) между нитями основы и утка до появления диагональной складки, зависимостью изменения угла Θ от усилия сдвига (F, H) и работой (А, Дж), затрачиваемой на изменение угла между нитями. Релаксация сдвига нитей ткани определяется площадью гистерезисной петли.

Однако этот способ не позволяет оценить поведение материалов в нагруженном состоянии и провести сравнительный анализ релаксационных свойств материалов из-за отсутствия относительных характеристик сдвига.

Техническим результатом заявленного способа является повышение информативности оценки релаксационных свойств и расширение технологических возможностей за счет введения новых характеристик.

Способ реализуется на устройстве [2] и осуществляется следующим образом: образец материала прямоугольной формы закрепляют в нижнем неподвижном зажиме и верхнем подвижном зажиме, который может совершать возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости (фиг.1). К верхнему зажиму прикладывается сдвигающее усилие и в процессе сдвига определяют значения силы (P), измеряемой с помощью датчика силы, и значения перемещения (l), измеряемой с помощью датчика перемещения (фиг.2). Испытания идут до появления диагональной складки, после чего образец выдерживается 15 минут в нагруженном состоянии. Затем образец возвращается в исходное положение с записью обратного процесса для определения работы восстановления после сдвига.

Работа сдвига и работа восстановления определяются одним из приближенных методов интегрирования (метод трапеций, метод Симпсона) по всем аргументам полученной зависимости Р_СДВ (l). Время выдерживания образца в нагруженном состоянии выбрано в соответствии с ГОСТ 19204 [3].

Релаксационные свойства характеризуются падением усилия в состоянии сдвига и резильянсом [4], определяемым отношением работы восстановления к работе сдвига:

1. Падение усилия в образце (ΔP, %) характеризует релаксацию усилия (напряжения) материалов в состоянии сдвига (фиг.3):

где P₁ - максимальное усилие, предшествующее появлению диагональной складки, cH;

P₂ - усилие после выдерживания образца в нагруженном состоянии, сН.

2. Резильянс (R) - отношение величин работы восстановления после сдвига к работе сдвига материала:

Резильянс (обратимость) характеризует способность материала к накоплению упругой энергии при сдвиге и восстановлению после сдвига (релаксация деформации), проявляющуюся во времени.

Преимуществами предлагаемого способа является возможность оценки релаксационных свойств и способности материала к восстановлению первоначальной формы после сдвига и также изучение информации о материале для прогнозирования формоустойчивости швейных изделий еще на этапе их проектирования. Чем меньше падение напряжения в материале и ближе значение резильянса к единице, тем выше формоустойчивость материала.

Предложенные относительные характеристики позволяют проводить сравнительный анализ свойств разных материалов, расширяют информацию о технологических свойствах материалов и их способности к переработке. Они могут быть использованы для прогнозирования формоустойчивости швейных изделий еще на этапе их проектирования и для обоснованного конфекционирования материалов для одежды с целью обеспечения выпуска конкурентоспособных швейных изделий.

В таблице приведены результаты испытаний разных материалов на сдвиг существующим способом (прототип) и предлагаемым.

Вид материала Прототип Предлагаемый способ F, H Угол при появлении диагональной складки Θ, град А, Дж Р, сН Падение усилия (релаксация усилия), ΔP, % А_СДВ; мкДж А_В, мкДж ΔА, мкДж R Чистольняная ткань полотняного переплетения 0,76 5,0 0,004 75,88 3 3976,38 2397,69 1578,69 0,60 Льнохлопковая костюмная ткань мелкоузорчатого переплетения 0,42 5,0 0,002 42,35 4 1679,04 913,33 765,71 0,54 Плетеное полотно из полос чистольняной ткани полотняного переплетения 0,27 5,0 0,001 27,65 5 968,10 844,26 123,84 0,87

Список источников

1. Пат. 2281499, Российская Федерация, МПК G01N 33/36. Способ определения формовочных свойств / Смирнова Н.А., Лапшин В.В., Морилова Л.В. [и др.]; заявитель и патентообладатель Костромской гос. технол. ун-т. - №2004122309/12; заяв. 27.01.2006; опубл. 10.08.2006, Бюл. №22. - 4 с.: ил.

2. Пат. 45189, Российская Федерация, МПК G01N 3/36. Устройство для определения формовочных свойств тканей / Смирнова Н.А., Лапшин В.В., Морилова Л.В. [и др.]; заявитель и патентообладатель Костромской гос. технол. ун-т. - №2004127359/22; заяв. 13.09.2004; опубл. 27.04.2005, Бюл. №12.

3. ГОСТ 19204-73. Полотна текстильные и штучные изделия. Метод определения несминаемости. - М.: Издательство стандартов, 1985.

4. Кесвелл Р. Текстильные волокна, пряжа и ткани. - М.: Издательство научно-технической литературы РСФСР, 1960. - 564 с.

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для объективной оценки свойств материалов в текстильной и легкой промышленности. Согласно способу образец из испытуемого материала подвергают сдвигу до появления диагональной складки и возвращают в исходное состояние, определяют усилие и работу сдвига в процессе нагружения, причем после сдвига образец выдерживают 15 минут в нагруженном состоянии, определяют падение усилия в образце и после возвращения в исходное состояние определяют резильянс. Достигается повышение информативности и надежности определения. 1 табл., 3 ил.

Способ определения релаксационных свойств материалов при сдвиге, по которому образец из испытуемого материала подвергают сдвигу до появления диагональной складки и возвращают в исходное состояние, определяют усилие и работу сдвига в процессе нагружения, отличающийся тем, что после сдвига образец выдерживают 15 минут в нагруженном состоянии, определяют падение усилия в образце и после возвращения в исходное состояние определяют резильянс.