Тема 18. ОДНОЦИКЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСТЯЖЕНИЯ

Большинство полуцикловых характеристик определяют предельные значения механических свойств материалов, но не характеризуют большого числа свойств, которые проявляются в эксплуатации и при изготовлении одежды. В реальных условиях нагрузки, как правило, значительно меньше предельных. Но и они деформируют материалы, изменяя их размеры и форму.

Величины нагрузок в текстильных материалах в одежде составляют 1 - 3 кгс ( max 8 - 9 кгс) на ширину 50 мм. Величины удлинений в одежде составляют:

по основе и утку - 10 - 15 % от разрывного;

по диагонали - 20 - 25 % от разрывного.

Одноцикловые характеристики - характеристики, получаемые при однократном проведении полного испытательного цикла "нагрузка-разгрузка-отдых". При оценке одноцикловых характеристик используются два метода испытаний:

1-й метод предусматривает

а) быстрое (за доли секунды) растяжение пробы до достижения заданного предела выбранного параметра, например, до достижения нагрузки, составляющей определенную долю от разрывной нагрузки, или до деформации, составляющей определенную долю от величины разрывной деформации; и

б) последующее длительное выдерживание пробы под нагрузкой,

в) быстрая разгрузка,

г) длительный отдых.

При 2-м методе происходит

а) медленное (в течение десятков секунд) растяжение с постоянной скоростью пробы до достижения заданной величины выбранного параметра (деформации или нагрузки) с последующим

б) медленным разгружением и

в) отдыхом.

Основные характеристики, получаемые по 1-ому методу:

Абсолютные Относительные

Полная деформация Полная деформация

Упругая составляющая Упругая составляющая

Эластическая составляющая Эластическая составляющая

Пластическая составляющая Пластическая составляющая

100 %

100 %

100 % (44)

100 %

Доля упругой составляющей от полной (45)

Доля эластической составляющей от полной (46)

Доля пластической составляющей от полной (47)

(48)

Упругая деформация возникает при действии внешних сил, приводящих к небольшим изменениям структуры (изменение расстояний между частицами полимеров, между атомами в молекулах, между нитями в полотне). В результате изменения расстояний между элементами структуры происходит накопление упругой энергии. При снятии нагрузки - исчезновение упругой деформации, так как взаимодействие между элементами структуры сохранялось и под нагрузкой. То есть упругая деформация имеет место при удалении элементов структуры на небольшие расстояния. (при удалении структурных элементов на большие расстояния связь между ними нарушается).

Скорость распространения упругой деформации близка к скорости распространения упругих колебаний - скорости звука. (По Крагельскому И.В. скорость распространения упругой деформации: для х/б пряжи - 1425 м/с; для льняной пряжи - 1900 м/с).

В условиях экспериментов упругая деформация обычно замеряется в течение нескольких секунд (2 - 5 с). Учитывая действительные значения скорости распространения упругой деформации, экспериментально получаемая характеристика называется не упругой, а быстрообратимой.

Эластическая деформация - часть полной деформации , которая исчезает в течение длительного времени. Часто экспериментально получаемую характеристику эластической деформации называют медленнообратимой. Эа часть полной деформации возникает вследствие перегруппировки элементов объекта исследования. Для такой перегруппировки необходимо время, в течение которого достигается равновесное состояние (время релаксации – время процесса приведения системы в равновесное состояние). Образование эластической деформации происходит до того, как энергия, накопившаяся в связях между элементами структуры, не достигнет предельного для данной связи значения. Затем происходит разрушение этой связи и образование новой. Таким образом, релаксационный процесс - процесс непрерывного качественного изменения связей.

Пластическая деформация - часть полной деформации, которая образуется вследствие необратимого изменения внутренних и внешних связей. (Экспериментально определяемую пластическую часть полной деформации называют также необратимой). Для тканей внутренние связи определяются особенностями строения пряжи и волокон, внешние связи определяются строением ткани и являются наиболее слабыми. Их нарушение заключается в перемещении нитей в местах контакта; сдвигании нитей относительно друг друга; изменении фазы строения; распрямлении одних нитей и изгибе других.

Примечание: Составляющие полной деформации проявляютсяпри деформировании материалов одновременно (а не последовательно одна за другой), но в определенный момент времени наблюдается наиболее активное проявление одной из них.

При 2-м методе испытаний диаграмма «деформация-нагрузка» имеет вид «гистерезисной петли»:

Рис. 15 Вид диаграммы при 2-м методе испытания

АВ – нагрузка, ВС – разгрузка, СD - отдых.

В тканях время установления равновесия при действии нагрузки может составлять 300 - 400 ч, в состоянии отдыха - 100 - 200 ч. Поэтому при испытаниях обязательно устанавливается время нагрузки, время разгрузки, время отдыха. Получаемые характеристики не являются точными значениями упругой, эластической и пластической составляющих полной деформации. Поэтому и в случае 2-го метода испытаний экспериментально получаемые компоненты полной деформации правильнее называть быстрообратимая, медленнообратимая и необратимая деформации.

Кроме указанных характеристик при одноцикловых испытаниях оценивается также падение напряжения в материале при постоянной величине относительной деформации пробы, которое характеризуется следующими показателями:

- релаксацией напряжения , определяемой как отношение начального и конечного σ напряжения в пробе через заданный промежуток времени и

- временем , за которое напряжение в пробе уменьшается в определенное число раз (обычно берется число "е").