织物撕裂试验
日期：2023-09-26 点击：515
衣服在经过一段时间的穿用后, 由于摩擦使织物中的纱线变细 , 所以织物内局部纱线受力就会形成裂缝。纺织品在使用过程中, 如果长期受到局部集中负荷的作用 ,就可能达到其强力极限而被撕破形成裂缝, 使织物受到破坏;若织物被勾住,或者织物的局部被握持,在外力作用下也会使织物被撕成两半 ;织物受到的这样一些损坏, 通常称为撕裂[ 1] 。在军用服装 、童装 、帐蓬和伞布面料的使用及涂层织物的性能测试时, 需要对机织物的撕裂强度进行测试。目前, 较为常见的织物的撕裂强度测试方法是单缝法、梯形法和落锤法等,本文采用单缝法来分析机织物撕裂破坏机理及影响机织物撕裂强力的因素 。
一、机织物的撕裂机理
本 文采用比较有代表性的单缝法来分析机织物的撕裂过程 ,所讨论的是沿着织物纬向撕裂,经纱断裂的情况 。在单缝法撕裂时, 织物裂口处形成一个受力三角形。当试样中受力的纬纱逐渐上下分开时, 不直接受力的经纱开始与受力的纬纱有某些相对滑动,并逐渐靠拢 ,形成一个近似的三角形区域。在撕裂口底部 ,受力三角形中的经纱共同受拉力 ,其中三角形底边第一根经纱受力最大,其他各经纱受力按一定的负荷级差逐渐减弱。由于 纱 线 间摩 擦 阻 力 的 作 用, 滑 动是 有 限的[ 2～ 4] 。在滑动时, 经纱的张力迅速增大 , 变形伸长也急剧增加。当构成受力三角形底边的第一根经纱拉伸至断裂伸长时 ,这根经纱断裂,第二根经纱的受力状态立即转化为第一根经纱断裂前的状态 ,如此反复, 经纱一根接一根的连续断裂 ,形成刀切一样的断裂面 。由此可见, 单缝法撕裂时,断裂的纱线是非受拉系统的纱线, 拉伸力的方向与断裂纱线的原轴向垂直 。
二、实验部分
2 .1 实验仪器
YG065 型织物电子强力实验仪 。
2 .2 实验方法
采用单缝法撕裂强力实验方法 ,在试样的纵向中间剪开一条 10 cm 的口子 ,左右两边上下分开夹持在织物强力机的两个夹头中, 进行纬向撕裂实验。
2 .3 实验试样
6 种不同原料 、不同组织、不同结构的试样,织物品种规格见表 1 。
三、实验结果与讨论
3 .1 织物结构及纱线性能对织物撕破强力的影响影响织物撕裂强力的因素很多 ,根据撕裂破坏机理[ 5], 并考虑到实际应用的可操作性 , 本次实验选用 4 个参数, 即织物经密, 织物纬密 ,纱线断裂强力 ,纱线断裂伸长率,建立这些参数与撕裂强力之间的关系, 可以得到影响机织物撕破强力的主要因素。实验测试结果见表 2 。
通过一般多元线性回归的方法 ,由 MATLAB建立了以单缝法撕破强力(Y )为因变量, 织物经密(X 1), 织物纬密(X 2), 纱线断裂强力(X 3), 纱线断裂伸长率(X 4)为自变量的数学模型, 回归方
程如下:
Y =-0 .007 225 X 1 0 .002 318X2 1 .422X 3
0 .370 1X 4 1 .223 (RMSE =0 .180 1 ,
R -square =1)
由 回归方程可知:对织物单缝法撕破强力影响最大的纱线断裂强力, 其次为纱线断裂伸长率,最后为织物密度, 并且织物的撕破强力与织物纬密(X 2), 纱线断裂强力(X 3), 纱线断裂伸长率(X 4)正相关, 与织物经密(X 1)负相关 。由回归方程可知 :织物的撕破强力与纱线的强力大约成正比,同时 ,纱线的断裂伸长率越大 ,织物撕破强力也越大。织物的密度对织物撕破强力的影响比较
复杂。因为 当织物密度增大时, 由于受力纱线根数增多 , 可使织物撕破强力增大 , 但织物密度增大,又会使纱线间的摩擦阻力增大 ,使受力纱线根数下降,又不利于织物撕破强力。由以上的测试结果, 还可明显的看出织物组织对织物撕裂强力有影响 。平纹组织织物的撕破强力最小 ,方平组织织物最大 ,斜纹组织织物处于两者之间。原因在于织物组织不同, 纱线在织物中的交错次数也不同 , 纱线可以相对移动的程度也不相同 , 交织次数愈多 , 经纬纱间摩擦阻力愈大,纱线间愈不易滑动, 撕破受力三角形变小 ,受力纱线根数就减少 , 从而使得织物的撕裂强力减小。
3 .2 实验参数对织物撕破强力的影响分别选取不同拉伸速度和隔距长度, 讨论实验参数对织物撕破强力的影响 。
3 .2 .1 拉伸速度对机织物撕破强力的影响选用涤/棉府绸布在不同的拉伸速度下采用单缝法进行测试 , 夹持隔距为 100 mm , 测试结果 。
不同拉伸速度对机织物撕破强力的影响从图 1 中可看出, 拉伸速度从 80 mm/min 增大到 140 mm/min , 织物撕破强力相差为 0 .6 N ,由此可知, 拉伸速度对机织物的单缝法撕破强力影响不是很大。
3 .2 .2 隔距长度对机织物撕破强力的影响本次实验选用涤/棉府绸布在不同的夹持隔距长度下采用单缝法进行测试分析, 拉伸速度为100 mm/min ,测试结果见表 4 、图 2 。
从图 2 中可知, 隔距长度为 50 mm 时, 织物撕破强力最大 ,而后随着隔距长度的增大,织物撕破强力逐渐下降。
四、结 论
⑴在影响机织物撕破强力的因素中 ,纱线断裂强力的影响是最大的, 其次为纱线断裂伸长率,然后为织物密度。
⑵机织物单缝法纬向撕破强力与织物纬向密度、纱线断裂强力和纱线断裂伸长率正相关 ,与织物经向密度负相关。
⑶撕裂拉伸速度对单缝法测试机织物撕破强力的影响不明显。
一、机织物的撕裂机理
本 文采用比较有代表性的单缝法来分析机织物的撕裂过程 ,所讨论的是沿着织物纬向撕裂,经纱断裂的情况 。在单缝法撕裂时, 织物裂口处形成一个受力三角形。当试样中受力的纬纱逐渐上下分开时, 不直接受力的经纱开始与受力的纬纱有某些相对滑动,并逐渐靠拢 ,形成一个近似的三角形区域。在撕裂口底部 ,受力三角形中的经纱共同受拉力 ,其中三角形底边第一根经纱受力最大,其他各经纱受力按一定的负荷级差逐渐减弱。由于 纱 线 间摩 擦 阻 力 的 作 用, 滑 动是 有 限的[ 2～ 4] 。在滑动时, 经纱的张力迅速增大 , 变形伸长也急剧增加。当构成受力三角形底边的第一根经纱拉伸至断裂伸长时 ,这根经纱断裂,第二根经纱的受力状态立即转化为第一根经纱断裂前的状态 ,如此反复, 经纱一根接一根的连续断裂 ,形成刀切一样的断裂面 。由此可见, 单缝法撕裂时,断裂的纱线是非受拉系统的纱线, 拉伸力的方向与断裂纱线的原轴向垂直 。
二、实验部分
2 .1 实验仪器
YG065 型织物电子强力实验仪 。
2 .2 实验方法
采用单缝法撕裂强力实验方法 ,在试样的纵向中间剪开一条 10 cm 的口子 ,左右两边上下分开夹持在织物强力机的两个夹头中, 进行纬向撕裂实验。
2 .3 实验试样
6 种不同原料 、不同组织、不同结构的试样,织物品种规格见表 1 。
三、实验结果与讨论
3 .1 织物结构及纱线性能对织物撕破强力的影响影响织物撕裂强力的因素很多 ,根据撕裂破坏机理[ 5], 并考虑到实际应用的可操作性 , 本次实验选用 4 个参数, 即织物经密, 织物纬密 ,纱线断裂强力 ,纱线断裂伸长率,建立这些参数与撕裂强力之间的关系, 可以得到影响机织物撕破强力的主要因素。实验测试结果见表 2 。
通过一般多元线性回归的方法 ,由 MATLAB建立了以单缝法撕破强力(Y )为因变量, 织物经密(X 1), 织物纬密(X 2), 纱线断裂强力(X 3), 纱线断裂伸长率(X 4)为自变量的数学模型, 回归方
程如下:
Y =-0 .007 225 X 1 0 .002 318X2 1 .422X 3
0 .370 1X 4 1 .223 (RMSE =0 .180 1 ,
R -square =1)
由 回归方程可知:对织物单缝法撕破强力影响最大的纱线断裂强力, 其次为纱线断裂伸长率,最后为织物密度, 并且织物的撕破强力与织物纬密(X 2), 纱线断裂强力(X 3), 纱线断裂伸长率(X 4)正相关, 与织物经密(X 1)负相关 。由回归方程可知 :织物的撕破强力与纱线的强力大约成正比,同时 ,纱线的断裂伸长率越大 ,织物撕破强力也越大。织物的密度对织物撕破强力的影响比较
复杂。因为 当织物密度增大时, 由于受力纱线根数增多 , 可使织物撕破强力增大 , 但织物密度增大,又会使纱线间的摩擦阻力增大 ,使受力纱线根数下降,又不利于织物撕破强力。由以上的测试结果, 还可明显的看出织物组织对织物撕裂强力有影响 。平纹组织织物的撕破强力最小 ,方平组织织物最大 ,斜纹组织织物处于两者之间。原因在于织物组织不同, 纱线在织物中的交错次数也不同 , 纱线可以相对移动的程度也不相同 , 交织次数愈多 , 经纬纱间摩擦阻力愈大,纱线间愈不易滑动, 撕破受力三角形变小 ,受力纱线根数就减少 , 从而使得织物的撕裂强力减小。
3 .2 实验参数对织物撕破强力的影响分别选取不同拉伸速度和隔距长度, 讨论实验参数对织物撕破强力的影响 。
3 .2 .1 拉伸速度对机织物撕破强力的影响选用涤/棉府绸布在不同的拉伸速度下采用单缝法进行测试 , 夹持隔距为 100 mm , 测试结果 。
不同拉伸速度对机织物撕破强力的影响从图 1 中可看出, 拉伸速度从 80 mm/min 增大到 140 mm/min , 织物撕破强力相差为 0 .6 N ,由此可知, 拉伸速度对机织物的单缝法撕破强力影响不是很大。
3 .2 .2 隔距长度对机织物撕破强力的影响本次实验选用涤/棉府绸布在不同的夹持隔距长度下采用单缝法进行测试分析, 拉伸速度为100 mm/min ,测试结果见表 4 、图 2 。
从图 2 中可知, 隔距长度为 50 mm 时, 织物撕破强力最大 ,而后随着隔距长度的增大,织物撕破强力逐渐下降。
四、结 论
⑴在影响机织物撕破强力的因素中 ,纱线断裂强力的影响是最大的, 其次为纱线断裂伸长率,然后为织物密度。
⑵机织物单缝法纬向撕破强力与织物纬向密度、纱线断裂强力和纱线断裂伸长率正相关 ,与织物经向密度负相关。
⑶撕裂拉伸速度对单缝法测试机织物撕破强力的影响不明显。
⑷随着拉伸隔距长度的增大 , 织物撕破强力逐渐减小, 但是隔距为 50 mm 时, 单缝法测试机织物撕破强力会有所变化 。
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