Țesături, fire și țesături. metrologia materialelor fibroase.
În mod tipic, armura textilă constă dintr-un număr mare de straturi de țesătură, care se face pe războaie de fire. Firele (fire complexe) constau din fibre individuale îmbinate chimic - prin lipire sau mecanic - prin răsucire. Fixarea fibrelor una față de cealaltă când răsucirea are loc datorită forțelor de frecare dintre fibre. Rezistența conexiunii mecanice a fibrelor într-un fir este determinată de răsucirea - numărul de torsiuni pe unitatea de lungime sau unghiul de torsiune măsurat între fibră și axa filamentului. Odată cu creșterea incrementului, suprafața de contact dintre fibrele individuale crește și, în consecință, crește rezistența firelor. Cu toate acestea, această tendință rămâne numai până la o anumită limită.
Fibrele și firele se referă la materiale unidimensionale, deoarece una dintre dimensiunile lor este mult mai mare decât celelalte două. Pe baza geometriei specifice a fibrelor și filamentelor, industria textilă a creat, de asemenea, un sistem unic de măsuri privind grosimea fibrelor și a firelor. Oriunde mai jos, când vorbim despre fire sau fibre, vom folosi termenul fir, dacă acest lucru nu denaturează semnificația a ceea ce sa spus.
Numărul metric al unei fibre sau al unui șir de NM este măsurat prin numărul de contoare dintr-un gram de fir. O măsură mai perfectă este grosimea filamentului adoptat în majoritatea țărilor, adică "tex" corespunzător masei în grame de fir de 1000 m (1 tex = 1 g / km = 1 mg / m). În literatura străină, se găsește o unitate de măsură a grosimii firului "denier" - masa în grame de 9000 m de fire. Transferul de la o grosime de măsură (sau așa cum se obișnuiește în industria textilă, "densitate liniară") la altul, după cum urmează: 1 = 9 tex denier 1 denier = 1,11 decitex (dtex), numărul metric NM = 1000 / tex.
Pentru a determina diametrul condițional al discului filament (condițional, deoarece secțiunea transversală a filamentului este rareori circulară), este necesar să se cunoască densitatea polimerului pm. din care se compune firul. Formula pentru conversia grosimii în texas la diametrul nominal în milimetri are forma [2.2].
Rezistența fibrelor și filamentelor este determinată, de obicei, într-un sistem mixt de unități - în centinetoni pe tex (cN / tex) sau în grameri pe tex (g / tex). Formulele pentru transferarea dimensiunilor caracteristicilor de rezistență dintr-un sistem mixt de unități la SI sunt:
O caracteristică importantă a fibrelor este rezistența ridicată la îndoire, adică capacitatea de a rezista fără distrugere exceselor foarte ascuțite. Această proprietate se bazează pe faptul că, datorită micilor secțiuni transversale ale fibrelor (10 50 microni), tensiunile care apar în regiunile periferice ale fibrei la coturile nu ating valorile limită corespunzătoare parametrilor de rezistență. Aceasta distinge fibrele de materialele polimerice în vrac cu dimensiuni transversale mari (> 1 mm).
Formulele pentru determinarea tensiunii și stresului care apar în fibre elastice în timpul îndoirii au forma
Să estimăm tensiunile și tensiunile care apar în fibrele cu un diametru d = 0,03 mm și 1 mm când le îndoiți cu o rază de curbură R = 5 mm. Setarea E = 100 GPa, obținem: într-o fibră subțire, e = 0,3%, δ = 0,3 GPa; în grosime e = 10%, δ = 10 GPa. Comparând valorile calculate ale tulpinilor și tensiuni cu marginale (tab. 2.1), vom vedea că valorile limită de fibre fine de îndoire nu sunt atinse, iar fibra groasă în aceleași condiții de încărcare vor fi distruse.
Pe măsură ce raza de îndoire scade, tensiunile cresc brusc, ca urmare a faptului că fibrele nu suportă raze mici de îndoire. De exemplu, atunci când nodul este strâns, fibrele pot fi fragilizate pentru a se rupe. În acest sens, în practicarea testelor fizico-mecanice ale fibrelor, rezistența la tracțiune într-un nod sau bucla este determinată pentru a caracteriza rezistența lor la îndoire. Rezistența la încovoiere este caracterizată în acest caz prin pierderea rezistenței la tracțiune în comparație cu încercarea fără îndoire.
Rezistența ridicată a filamentelor complexe suficient de groase la îndoire se datorează faptului că acestea constau dintr-un număr mare (până la 750.000) de monofilamente (filamente) cu diametru mic. Diametrele caracteristice ale monofilamentelor țesuturilor balistice sunt: CBM - 15 μm; Rusar - 10 microni; Microfilamente twaron, microfilamente Kevlar - 9 microni.
Filamentele intră în industria țesutului pentru prelucrare în țesături. Pentru fabricarea țesăturilor utilizate în SIB, firele cu densitate liniară de 29,4; 58,8 și 100 tex. Fabricul este obținut ca rezultat al intercalării a două sisteme de fire, situate unul față de celălalt în două direcții reciproc perpendiculare. Sistemul de fire care rulează de-a lungul țesăturii se numește bază, sistemul perpendicular pe bază fiind numit rață. Prin tipul firelor de urzeală și a bătăturilor, țesăturile sunt împărțite în țesături din țesături de in, twill și satin (satin).
Cel mai dens tip de țesătură este lenjeria, în care fiecare fir de urzeală și bătătură trece alternativ la partea superioară și inferioară a firelor intersectate. Astfel de țesături posedă densitatea maximă și fixarea puternică a firelor. Printre alte tipuri de țesere în țesături de in, forța de tracțiune a firelor este maximizată. Din cele ce urmează, va deveni clar că această circumstanță poate afecta negativ durabilitatea balistică a țesăturilor simple.
Cu o țesătură twill, firele de o direcție predomină pe fața țesăturii. Rândul de țesătură este indicat printr-o fracțiune, în care numărul de baze suprapuse este în numărător, iar în numitor - numărul de bătăi suprapuse pe partea laterală a suprafeței feței. Twill 1/2, 1/3, 1/4, numit bătătură, ca și pe partea frontală este dominată de suprapunere de bătătură și twill 2/1, 3/1, 4/1 - de bază, deoarece firele de urzeală predomină pe partea frontală a țesăturii. O caracteristică caracteristică a țesăturii țesăturii de ghirlande este prezența pe suprafața benzilor diagonale vizibile. Densitatea țesăturilor de twill este mai mică decât cea a pânzei de in, firele au o mobilitate mai mare, forța de tragere este considerabil mai mică în comparație cu cea a lenjeriei.
Pentru fabricarea bronepaketov textile corespunzătoare prima și a doua clase de rezistență GOST P 50744-95, este utilizat ca un scrim țesătură (de exemplu, țesut-TSVM J., punctul 8601) și weaves diagonal (TSVM-G, poziția 56319) [2.3].
În țesăturile din satin și satin, de obicei pe fața țesuturilor, cel puțin 5 fire de aceeași direcție cad pe una sau mai multe fire ale celuilalt. Astfel de țesături au o suprafață lină lucioasă. Caracteristica lor este fixarea relativ slabă a firelor din țesătură, din cauza căreia firele se pot scoate ușor din țesătură și se sfărâmă deasupra marginii tăiate.
rezistență balistică a țesuturilor depinde de gradul de fire de umplere, care este determinată de numărul de fire de urzeală și bătătură P0 Pu condiționată de lungimea țesăturii de 10 cm, joacă un rol important densitate areál tt tesut. - Greutatea pe unitatea de suprafață a piesei de țesătură. La determinarea densității de suprafață mm, caracteristicile standard sunt utilizate într-un mod calculat: densitatea umplerii țesăturii pe baza lui P0 și bătătură Pu. densitățile liniare ale filamentelor bazate pe p0 și rata puiului. Luând în considerare îndoirea filamentelor cu intercalarea lor, se poate scrie următoarea relație pentru calcul [2.4]
Rezistența la rupere a țesăturii PP este determinată, de obicei, prin întinderea unei benzi de țesătură cu o lățime b = 25 mm (uneori 50 mm), tăiată din țesătură în direcția urzei sau bătăturii. Pentru a compara caracteristicile de rezistență ale țesuturilor cu densități de suprafață diferite, este introdusă sarcina specifică de rupere Rua - Pp / (bTT). Sarcina de rupere estimată pe
un fir în banda stretchable este determinat de relația Pcrc = Pp / (bP), unde P = P0 sau Pg,
pe care direcție (bază sau bătătură) se taie o bandă de țesut.
Lucrarea specifică a discontinuității (activitatea pe unitatea de lungime) a probei tisulare ap se determină prin integrarea schemei de deformare P = P (e)
Dacă dependența P (ε) poate fi reprezentată ca o funcție de putere P = aer ", atunci pentru av avem următoarea relație
Alungirea atunci când întinderea țesutului are loc în mai multe etape. În stadiul inițial al deformării, are loc îndreptarea firelor de țesut situate în direcția sarcinii; întinderea firelor, asociată cu o scădere a unghiurilor de înclinare a fibrelor spiralate, îndreptarea și alunecarea fibrelor. În stadiul final al deformării, fibrele se întind efectiv. Întrucât în țesuturile țesei țesute firele au cel mai mare număr de îndoiri, atunci când sunt întinse, țesăturile țesute au cea mai mare alungire, toate celelalte lucruri fiind egale. Cu toate acestea, pe măsură ce densitatea crește, prelungirea țesutului crește până la o anumită limită, după care coeziunea filamentelor devine atât de mare încât gradul de întindere scade. Acest fapt trebuie luat în considerare atunci când se creează structuri de protecție moi ale NIB.
Din punctul de vedere al mecanicii corpurilor deformabile, țesutul este un material ortotrop. Diagrama polară a dependenței sarcinii de tracțiune și a deformării la întinderea acesteia în direcții diferite este prezentată în Fig. 2.1 [2.4]. Când forțele de tracțiune sunt aplicate la un unghi față de firele de urzeală și de bătătură, rezistența țesăturii este mai mică decât atunci când se aplică sarcina pe direcțiile longitudinale și transversale. Deformările de alungire, dimpotrivă, cresc semnificativ cu direcțiile intermediare de aplicare a sarcinii.
Principalele caracteristici ale unor țesuturi balistice sunt prezentate în tabelul. 2.2. [2.6]
Trimiteți-le prietenilor: