Файл: Зыбин А.Ю. Двухосное растяжение материалов для верха обуви.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.08.2024
Просмотров: 170
Скачиваний: 0
показании индикатора е = |
1 |
% |
(среднее квадратическое |
отклоне |
ние ( = ±1,34, коэффициент |
вариации V = 18,4%), в |
приборе |
||
7 |
|
|
|
|
В3030 — 3 мм.
Подъем пуансона без увеличения нагрузки и удлинения ма териала можно объяснить тем, что материал зажимается в коль ца приборов без предварительного натяжения. При включении прибора материал не сразу начинает удлиняться. Сначала вы бираются некоторые люфты между деталями прибора, материал распрямляется, а затем он начинает воспринимать нагрузку и
растягиваться. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н — |
|
|
6 |
|
раз |
||||||
Ѵ = При дальнейшем увеличении высоты подъема пуансона |
|||||||||||||||||||||
брос величин уменьшается. Уже при е= 2% |
|
9,0 |
(<ъ=±1,05; |
||||||||||||||||||
14,0%), а при s = 10% # =19,0 мм |
(а = + |
1,13; |
Ѵ'= |
|
%). |
7 |
|
||||||||||||||
Можно считать, что по |
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
|
|||||||||||||
лученная кривая вполне до |
Относительное удлинение |
е, |
%, |
Н |
|
|
|||||||||||||||
стоверна для |
определения |
в зависимости от высоты подъема |
|
|
|
||||||||||||||||
относительного |
|
удлинения |
|
пуансона |
прибора |
В3018 |
|
|
|
||||||||||||
по высоте подъема пуансо |
Я , мм |
Е , |
% |
Я , |
мм |
Е , % |
Я , мм |
Е . |
%. |
||||||||||||
на. Результаты |
|
испытаний |
|
|
|||||||||||||||||
показали, что кривая хоро |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
шо отображает связь между |
1 |
— |
|
13 |
. 4 ,9 |
|
25 |
16,з |
|||||||||||||
высотой подъема пуансона и |
— |
|
|
||||||||||||||||||
2 |
— |
|
14 |
5 ,7 |
|
26 |
17,5 |
||||||||||||||
относительны м |
удлинением |
3 |
|
|
15 |
6 ,5 |
|
27 |
|||||||||||||
— |
|
|
18,7 |
||||||||||||||||||
различных |
материалов, |
|
та |
4 |
— |
|
16 |
7,3 |
|
2S |
19,9 |
||||||||||
ких как юфть и шевро, |
5 |
|
|
17 |
8 ,2 |
|
29 |
21-2 |
|||||||||||||
трехслойная кирза |
и |
|
тик- |
6 |
0,8 |
18 |
9,1 |
|
30 |
22, ^ |
|||||||||||
саржа. Очевидно, указанное |
7 |
19 |
10,0 |
|
31 |
23,2 |
|||||||||||||||
8 |
1,4 |
20 |
11,0 |
|
32 |
|
|
~ |
|||||||||||||
выше влияние толщины ма |
9 |
2 ,0 |
21 |
12,0 |
|
33 |
25,6 |
||||||||||||||
|
26,о |
||||||||||||||||||||
териала |
перекрывается |
раз |
10 |
2 ,7 |
22 |
13,0 |
|
34 |
28, |
|
|||||||||||
бросом показателей испыта |
11 |
3 ,3 |
23 |
14,1 |
|
35 |
29 >0 |
||||||||||||||
12 |
4,1 |
24 |
15,2 |
|
36 |
||||||||||||||||
ний образцов, хотя этот |
|
|
|
|
|
|
3 1 ,и |
||||||||||||||
разброс |
и |
незначителен. |
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
|
8 |
|
|||||||||
Ниже дана табл. 7 для по |
Относительное |
удлинение |
е, |
% , |
Н |
|
|||||||||||||||
строения |
графика |
е = / (# ) |
|
|
|
||||||||||||||||
для |
определения |
значений |
в зависимости |
от высоты подъема |
|
|
|
||||||||||||||
|
пуансона |
прибора |
В3030 |
|
|
|
|||||||||||||||
относительного |
|
удлинения |
|
|
Н , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
е, %, по |
высоте |
подъема |
Высота подъема |
|
5 |
|
10 |
|
15 |
|
20 |
||||||||||
пуансона # , мм, |
получен |
пуансона |
|
мм |
|
|
|
|
|||||||||||||
ная по опытным, статисти |
|
|
|
% |
|
4 ,2 |
13,3 |
22,7 |
42,5 |
||||||||||||
чески |
обработанным |
|
дан |
Относительное |
|
||||||||||||||||
ным |
для |
прибора |
В3018 |
удлинение, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
(диаметр |
образца |
|
равен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
175 |
мм). |
|
|
В3030 |
(образец 8 |
диаметром 85 |
мм) . график |
||||||||||||||
Для |
прибора |
||||||||||||||||||||
можно построить по данным табл. |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
На приборах могут быть испытаны совершенно разнообраз |
|||||||||||||||||||||
ные |
материалы, |
|
такие |
как |
войлок, |
фетр, |
нетканые |
материалы. |
53
Удлинения в различных зонах образца этих материалов могут резко отличаться. Поэтому перед испытанием образцов жела тельно построить контрольную кривую по данным растяжения двух-трех образцов: на плоскую часть в центре образца нане сти риски с соответствующей базой и при подъеме пуансона замерять удлинения. По этим данным построить новый график.
Для замера относительных удлинений можно использовать и другие известные методы. Например, в Московском технологи ческом институте легкой промышленности (МТИЛП) при иссле-
Де ф о р м и рованное со сто ян и е
|
|
|
|
Т а б л и ц а 9 |
|
Характеристика приборов, используемых для получения |
|||||
деформированного состояния различных |
видов |
П р и с п о с о б |
|||
С х е м а н а гр у ж е н и я |
Н а п р я ж е |
Д е ф о р м а |
П р и б о р |
||
ление |
|||||
и д еф ор м ац и и |
ние |
ция |
|
к п р и б о р у |
Одно |
|
|
Оі > 00 |
|
&1 > |
0 |
Для |
одноос |
|
|||
|
|
|
11 |
|
||||||||
осное |
|
|
сто = |
|
|
|
|
ного |
растя |
|
||
|
|
|
|
|
£о= — £]_ |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жения узкого |
|
||
|
I |
I |
|
= О |
е3= — цЕі |
образца |
|
|||||
|
А |
|
03 |
|
|
|
В3022 (или |
|
||||
|
ТI -^ГI |
|
|
|
|
|
|
любой дина |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
мометр); |
для |
|
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
одноосного |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
растяжения |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
широкого |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кольцевого |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
образца |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
бі > |
о |
В3032 |
|
||
Д вухос |
бг |
б! |
0 |
|
0 |
|
Для |
двух- |
Для замера |
|||
02i > |
0 |
|
||||||||||
ное: |
|
|
0 3== |
|Х0 |
! |
е2 = |
0 |
осного стес- |
поперечного |
|||
сте |
const |
ненного |
рас- |
стесняющего |
||||||||
сненное |
|
|
|
|
|
|
ез < |
О |
тяжения |
шиусилия В3023 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рокого об- ,[ |
или В3026 |
||
симмет |
J t |
0Х= о2> 0 |
Е і = 8л>0 |
разца В 3019 |
Для замера |
|||||||
|
|
Для |
двух- |
|||||||||
ричное |
|
|
0з = |
0 |
|
е3 < |
0 |
осного сим- |
изменения |
|||
|
|
бг |
|
метричного |
толщины |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
растяжения |
В3021 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
образца диа |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
метром |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
175 мм |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ВЗ’018), |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
85 мм |
|
||
П р и м е ч а н и е . |
О тноси тельн ое |
удл и н ен и е |
|
|
|
(В3030) |
|
|||||
|
при испы тании м ат ер и ал о в и зм е р я е т ся п р и |
|||||||||||
бором В 3 0 2 4 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
довании релаксации синтетических материалов для верха обуви после двухосного симметричного растяжения на приборе B3Ö18 использовали малобазовые тензометрические датчики, одновре менно записывая на соответствующих приборах усадку материа ла в требуемых направлениях.
В табл. 9 показаны характеристики приборов, используемых для получения деформированного состояния различных видов.
Г Л А В А IV
ИСПЫТАНИЯ ВОЛОКНИСТО-СЕТЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ РАСТЯЖЕНИЯ
ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ
Среди материалов, применяемых для изготовления верха обу ви, до сих пор основное место занимают различные кожи. Изуче нию химических, физических и механических свойств коней по священы многочисленные исследования как в С С С Р , так и за рубежом.
В современном представлении кожа имеет многоступенчатую структуру [17, 88—92]. Размеры элементов структуры кожи от личаются друг от друга на несколько порядков, и, естественно, что влияние каждой ступени строения на определенном уровне и взаимосвязь между уровнями по-разному отражаются на ме ханических свойствах кожи.
Здесь, по-вйдимому, заложена двойственность свойств этого материала. С одной стороны, коллаген определяет признаки ко жи как высокомолекулярного вещества: это усадка кожи при таких температурах, когда происходит сваривание коллагена [88, 93—98], релаксация ее [99, 100] и др. С другой стороны, гру бое переплетение волокон, заметное невооруженным глазом или хорошо видимое при небольшом увеличении, определяет свойст ва кожи как материала с резко выраженным волокнисто-сетча тым строением.
Как известно, одними из основных характеристик механичес ких свойств высокомолекулярных материалов являются термо механические кривые растяжения образцов, (обычно полимеров). Они показывают изменение механических свойств твердого тела [101 —104] при испытаниях в широком интервале температур.
На рис. 18 показаны кривые «удлинение—нагрузка» обувных материалов [105].
Из приведенных на рис. 18 кривых видно, что шевро, мосто вье, опоек практически не меняют своих механических характе ристик. Кривая же растяжения синтетического материала на во
55
локнистой основе с покрытием смолой П В Х (см. рис. 18, г) резко меняет характер при разных температурах.
Рис. 18. Кривые «удлинение — нагрузка» кож и синтетических материалов, испытываемых при различных температурах:
а |
— |
ш е в р о к огм б и н и р о в а н н о г о |
д у б л е н и я ; |
б |
— м о ст о в ь я ; |
||
в |
|
|
|||||
|
— о п о іікI а ; |
— си н2т е т и ч е ск о го3 —м а т е р и а4л |
—а н а в о л о к н и |
||||
|
|
сто й |
о с н о в е с |
п о к р ы ти е м см о л о й |
П В Х : |
||
|
|
-------- |
70°С; -------- |
20 °С ; |
20°С; |
20°С |
Следовательно, можно сделать вывод, что несмотря на то что основой кожи является коллаген, механические свойства кожи определяются ее наивысшими ступенями развития — грубой сет
56
чатой структурой, образованной переплетением волокон и их: пучков.
В этой же работе описывается опыт, когда слегка подсушен ная кожа испытывается на разрывной машине после охлажде ния ее в жидком азоте при температуре — 195° С. После такого охлаждения форма кривой «удлинение — нагрузка» также прак тически не меняется. Этот опыт еще раз подтверждает выводы,, что кожа по механическим свойствам относится к волокнисто сетчатым материалам, таким как войлок, трикотаж, ткани и др. Только указанные материалы имеют сходный и своеобразный характер кривых «удлинение—нагрузка», в которых рост удли нения сначала обгоняет рост нагрузки и кривые имеют выпук лость к оси удлинения, а затем с ростом нагрузки кривые не сколько выпрямляются.
Очевидно, такая форма кривых связана со свободной ориен тацией элементов волокнисто-сетчатой структуры в процессе на гружения. В подтверждение сказанного можно привести следую щее. Исследованием физико-механических свойств коллагеновых волоком доказано, что кривые «удлинение — нагрузка» имеют почти прямолинейный характер [106]. Но в коже этого нет. В ра боте А. А. Илюшина и И. М. Огибалова [107] показано, • что системы, построенные из элементов, имеющих линейную харак теристику, сами могут иметь нелинейную характеристику, чтоподтверждает вывод об основной роли грубой волокнисто-сетча той структуры в процессе работы кожи и может объяснить вы пуклость кривой в сторону оси удлинения за счет работы про странственной, ориентирующейся системы коллагеновых пучков и волокон.
Кроме того, В. А. Усиловым, В. А. Кутьиным и А. Н. Михай ловым показано, что дерма кожи образуется в результате взаим ного переплетения маловетвящихся пучков коллагеновых воло кон, имеющих концы в лицевой мембране и на нижней стороне сетчатого слоя [108, 109]. Длина разволокненных коллагеновых волокон превышает толщину кожи в 3—20 раз. Следовательно, чтобы занять место от сетчатого слоя до лицевой мембраны пу чок волокон должен быть несколько раз изогнут по толщинекожи, что подтверждается картиной извитости пучка в срезе ко жи, приводимой в этих работах.
В некоторых работах [58—59, ПО] изучаются характер свя зей между волокнами кожи и влияние на прочность кожи струк турных факторов. Как и в работе В. А. Усилова, В. А. Кутьина,. А. Н. Михайлова [109] отмечается, что волокна кожи скреплены только силами трения. Это позволяет отнести кожу к волокнис то-сетчатым материалам и особенно к тканям, которые не рассы паются только благодаря силам трения.
Интересно сравнить механические свойства кож и тканей, не- • которые из которых [79, 111] оказываются общими. Параллель
57
между некоторыми свойствами кожи и трикотажа проводится также в работах [112, 113]. В работе Н. В. Чернова [114] кожи для верха обуви анализируются как дисперсные системы; сравнива ются некоторые свойства, присущие этим системам, со свойства ми синтетической кожи и войлока.
В работе Ю . П. Зыбина и др. [115] для описания деформации кожи и тканей предлагается упрощенная механическая модель деформации сетки, по которой рассматриваются упругая и ос таточная составляющие деформации, а также реологические процессы в материалах. В дальнейшем эта модель использова лась Н. А. Щрстаковой [116]. Модель состоит из упругих и вяз ких элементов, образующих ромбовидную плоскую фигуру. Ли ния действия нагрузки совпадает с одной из диагоналей фигу ры. В процессе активного нагружения угол переплетения элемен тов уменьшается как за счет изменения конфигурации модели сетки, так и за счет деформации волокон.
Таким образом, сказанное выше позволяет сделать вывод о том, что кожу с точки зрения механических свойств надо сопо ставлять с волокнисто-сетчатыми неткаными и текстильными материалами.
Все выбранные для испытания материалы разбиты па три |
|
группы. В первую входят кожи. Ко второй группе можно отне |
|
сти и синтетическую кожу на нетканой основе, к третьей груп |
|
п е — текстильные, разделяемые по типам переплетения на три |
|
котаж и ткани. Выбранные волокнисто-сетчатые материалы |
|
имеют различную |
сложность переплетения'- кожа — естествен |
ное, очень сложное |
переплетение волокон; синтетическая кожа |
на нетканой основе — искусственное, несколько упорядоченное переплетение; а ткань и трикотаж— строго определенное.
Из кож для испытаний были взяты выросток, юфть и шевро. Все кожи изготовлены по действующим методикам. Из второй группы была взята синтетическая кожа. Из текстильных мате риалов был выбран плотный трикотаж, а также обувные ткани различной сложности переплетения: кирза трехслойная, кирза двухслойная и тик-саржа, как ткань наиболее простого перепле тения по сравнению с предыдущими.
РАЗМЕРЫ ОБРАЗЦОВ И РАЗМЕЩЕНИЕ ИХ НА
ИССЛЕДУЕМЫХ МАТЕРИАЛАХ
Новые закономерности при изучении деформаций материа лов нужно изучать прежде всего на однородных деформирован ных состояниях или на таких малых элементах площади, в пре делах которых можно с достаточной точностью считать дефор мированное состояние однородным [117]. Установив такие зако
58