СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЛАКСАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СДВИГЕ
METHOD OF DETERMINING RELAXATION PROPERTIES OF MATERIALS IN SHEAR

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.
СДВ
Работа сдвига и работа восстановления определяются одним из приближенных методов интегрирования (метод трапеций, метод Симпсона) по всем аргументам полученной зависимости Р (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):
1
где P - максимальное усилие, предшествующее появлению диагональной складки, cH;
2
P - 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<sub>СДВ</sub>; мкДж
А<sub>В</sub>, 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.