МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ДЕФОРМАЦИИ НИТЕЙ В СТРУКТУРЕ ТКАНИ ПРИ

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ДЕФОРМАЦИИ НИТЕЙ В СТРУКТУРЕ
ТКАНИ ПРИ ФОРМООБРАЗОВАНИИ ОДЕЖДЫ
Мухамедиева Д.М., Ташпулатов С.Ш., Эргашов М.А, Черунова И.В.
Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности
Ташкент, Республика Узбекистан
Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) Донского
государственного технического университета
CALCULATION OF PARAMETERS OF STRAIN THREADS IN THE TISSUE
STRUCTURE IN FORMING CLOTHING
Mukhamadieva D.M., Tashpulatov S.S., Ergashev М.А, Chernova I.V.
Tashkent Institute of Textile and Light Industry
Tashkent, Uzbekistan
Institute of service and business (branch) Don State Technical University
Основной причиной изменения размеров и внешнего вида изделий с заданными
геометрическими формами и их отдельных частей является снижение или изменение
эластичности материала нити в составе ткани. Например, изменение эластических свойств
нити или отдельных нитей приводит к изменению геометрической формы, т.е. потере
заданной формы и размеров.
Таким образом, можно сказать, что прочность текстильных изделий, выполненных из
тканей, у которых нити имеют различную эластичность, оценивается прочностью нити, у
которой она является наименьшей в составе ткани.
Как было сказано выше, прочность, устойчивость к нагрузкам и другие физикомеханические свойства ткани в первую очередь зависят от таких же прочностных
характеристик нитей, из которых она выполнена. Потому что, если приложить к ткани
статическую деформирующую силу, близкую к значению разрыва, то нити, у которых
предельная устойчивость к разрыву окажется относительно меньшим, будут наиболее
нагруженными и они не выдержат нагрузки, произойдет обрыв таких нитей.
В случае обрыва отдельных нитей в составе ткани или резко уменьшится
сопротивление к воздействию внешней силы, то нагрузки от поврежденных нитей перейдут к
другим нитям. В результате произойдет резкое повышение (скачок) внутренних сил и
напряжения на поперечных сечениях оставшихся нитей. Отдельные нити могут не
выдержать разрывные действия внутренних сил и тоже выйдут из строя. В итоге
поочередный обрыв нитей приведет к разрыву всей ткани в целом.
Предположим, что в составе ткани имеется, например, нити основы в количестве
n
и
сопротивление к разрыву у них неодинаковое. Для такой ткани в качестве предельной
устойчивости к разрыву целесообразно выбрать наименьшую величину устойчивости к
разрыву нитей, т.е. здесь будет уместно следующее неравенство:
(σ (inf ))
УЗ
i
(σ (inf ))
УЗ
i
МАХ
МАХ
[ ]
≤ σ iУЗ ,
(1)
- наибольшее значение нормального напряжения на поперечном
сечении нити основы i .
Обычно, при проектировании конструкций (ткань также можно считать как
конструкция, образованная минимум из двух систем нитей) для усиления прочности его
элементов в нормативных документах предусмотрено соблюдать нижеследующее правило:
σ МАХ − [σ ]
⋅ 100 ≤ η .
[σ ]
(2)
Здесь принимается η ≤ 5 % . Т.е., если η > 0 , выполняется условие η ≤ 5 % , а при
η < 0 - η ≥ − 5 % . В первом случае загруженность материала превышает допущенную на 5%, а
во втором случае загруженность составляет на 5% меньше, т.е. в нормативных документах
применительно к аналогичным конструкциям допускается принимать значения внешней
деформирующей силы с точностью до ± 5 % .
Исходя из последнего правила условие (1) запишем в виде (3)
(σ (inf )) − [σ ]
≤η
[σ ]
УЗ
i
МАХ
УЗ
i
УЗ
i
УЗ
.
(3)
Здесь параметр η УЗ можно рассматривать в качестве коэффициента устойчивости к
разрыву для нити, у которой самая меньшая устойчивость в составе ткани. Согласно
условию (2) значение коэффициента η УЗ можно ограничить интервалом ± 5 % . Потому что,
если в составе ткани количество нитей, у которых устойчивость к разрыву не высокая,
относительно не большое, то такая их особенность не будет существенного значения. Но,
если их количество будет большим, то такая особенность нитей в составе ткани играет
большую роль для качества ткани и является существенным, при определении прочностных
характеристик в целом.
Если значение внешней деформирующей силы повышать постепенно и монотонно, то
разрыв в начальной стадии нескольких самых слабых нитей произойдет тоже постепенно.
Далее, когда число разорванных нитей увеличится, процесс разрыва ткани тоже пойдет с
ускорением.
Разрыв определенного количества нитей в составе ткани может оказать отрицательное
влияние на качество готовой продукции, и в особенности, на прочность специальных частей
с заданными формами.
Например, разрыв нескольких нитей вдоль поперечной линии
h
или уменьшение их
сопротивляемости к воздействию внешних сил приводит к уменьшению способности
сохранить первоначальную форму продукции. Потому что, разорванные или потерявшие
способность сопротивляться к воздействию внешних сил нити не будут участвовать в
сохранении
первоначальной
формы
ткани,
наоборот,
через
свою
тяжесть
будут
способствовать разрушению заданной формы.
Такие же рассуждение применительно и для случая, когда происходит разрыв или
уменьшения сопротивляемости нитей вдоль длины
l
(рисунок 1).
G
l
h
Рисунок 1. Схема разрыва продольных нитей под воздействием внешних
деформирующих сил
Нити, полученные из природного волокна, имеют очень сложные и неординарные
свойства. В особенности, прочностные характеристики нитей, полученных из хлопкаволокна и широко применяемых в текстильной промышленности, зависят от очень многих
показателей. В число таких показателей можно отнести, например, качество и прочность
волокна, их равномерное распределение по длине нити, количество витков и равномерность
распределение по длине нити, сила трения между материалами волокон и другие.
При прядении материалов волокна, во время процесса подготовки нитей для
получения ткани волокна нитей могут сместиться относительно друг друга, что, в свою
очередь, может привести к образованию опасных сечений по длине нити.
Смещение
витков,
перераспределение,
и
в
особенности,
неравномерное
распределение витков во время различных технологических процессов, а также снижение
прочности приводят к образованию опасных сечений по длине нити.
Таким
образом,
прочность
текстильной
продукции
и
свойства
сохранения
первоначальной формы в первую очередь от физико-механических и технологических
свойств материалов нити, а также от технологических свойств материала ткани.
В текстильной промышленности расширяется применение комплексных нитей, в
состав которых входят несколько видов нитей с разными прочностными и другими
характеристиками. Такой выбор объясняется различными причинами и целевыми задачами.
В связи с этим рассмотрим прочность комплексных нитей, применяемых при жаккардовом
ткачестве, состоящих из двух и более одиночных нитей.
В качестве комплексных нитей можно взять нити, полученные из шелковых волокон.
Но, в таком случае характеристики одиночных нитей будут очень схожими и свойства такой
комплексной нити оцениваются прочностными и другими показателями нитей, входящими в
ее состав, и технологическими свойствами самой комплексной нити. В нитях, полученных из
шелка-сырца, смещение волокон относительно друг друга минимальное по сравнению с
другими нитями из натуральных волокон.
Свойства нитей, полученных из разных материалов, например, комплексных нитей
скрученных из шелковых и искусственных нитей сильно отличаются по сравнению с
комплексными нитями, состоящими из однородных нитей. Прочность таких нитей зависит от
прочности нитей, входящими в их состав, технологических показателей комплексной нити,
например, от количества одиночных нитей, числа витков и др. Каждая одиночная нить,
входящая в состав комплексной нити, при определенных условиях сами становятся
комплексными и оказывают совместное сопротивление к воздействию внешних сил. Но,
такая способность нитей сохраняется в определенном промежутке. Т.е., например, если
значение
внешней
силы
или
закономерности
воздействия
внешней
силы
станут
запредельными, то нити в составе комплексной нити к действию внешней силы будут
сопротивляться по отдельности.
В первом случае среднее значение модули эластичности комплексной нити можно
рассчитать с помощью формулы (2), то во втором случае такое невозможно. Во втором
случае, если одиночные нити, входящие в состав комплексной нити, к воздействию внешней
силы будут сопротивляться в отдельности, то модуль эластичности и прочностные
показатели комплексной нити должны оцениваться посредством формул (3) – (5).
Иными словами, прочность ткани и нитей в ее составе зависит величины внешних
деформирующих сил, приложенных к ткани и закономерности изменений этих сил, и от
условий эксплуатации готовой продукции.
Предположим, что состав готовой продукции состоит из нескольких отдельных
кусков тканей. Для выполнения прочностных условий и на протяжении долгого времени
сохранения первоначальной заданной формы деталей швейных изделий, ее составные части
должны иметь по возможности одинаковые прочностные характеристики. Если свойства
тканей, входящих в состав продукции, такие как предельные прочности материалов, будут
разными, то изменения в процессе эксплуатации прочностных показателей произойдут в
первую очередь у тех тканей, у которых предельная прочность окажется меньшей.
Ткань, у которой уменьшилась прочность и способность к сохранению
первоначальной формы, благодаря собственному весу и другим воздействиям может
отрицательно повлиять на прочностные характеристики и способности сохранять
первоначальную форму других кусков ткани в составе готового изделия.
Начальные значения силы натяжения в тканях, входящих в состав изделия,
играют важную роль в обеспечении прочности и способности сохранения первоначальной
формы. При воздействии внешней силы все составные части изделия, т.е. отдельные куски
тканей должны быть в одинаковом напряженно-деформированном состоянии. Потому что,
различное состояние напряженности у составляющих готового изделия при периодических
воздействиях внешних сил приведет к усталости ткани, которая наиболее нагружена из всех
составляющих частей текстильного изделия.
Точно так же можно рассуждать применительно к нитям ткани. Предположим,
что первоначальная сила натяжение нитей в количестве
k
из нитей основы
n
окажется на 5%
меньше чем у других. Если приложить к такой ткани вдоль нити основы растягивающую
силу, то нити основы
k
в начальном этапе не будут участвовать в сопротивлении
растягивающей деформирующей силе. Сопротивляться внешней силе будут оказывать нити
основы в количестве
n−k
, у которых начальное натяжение будет больше на 5%.
Долговременное повторение такого состояния приведет к тому что, нити
n−k
устанут
раньше от таких нагрузок и могут преждевременно разрушаться. Т.е., такие условия
приводит к потере заданной формы деталей швейных изделий.
Таким образом, на основе выше приведенного может быть сделан вывод, что при
помощи полученного
аналитического решения создается условия для проведения
теоретических исследований и количественные опыты по качественной и количественной
оценке закономерности распределения внешней деформирующей силы вдоль нитей основы и
уточных нитей. Внешняя растягивающая статическая сила, приложенная к нитям основы и
уточным нитям, распределяются вдоль нитей переменным образом. По мере удаления от
места приложения статической силы величины внутреннего усилия и нормального
напряжения будут уменьшаться. Увеличение плотности ткани, особенно, количества
уточных нитей в составе ткани приведет к возрастанию рассеивания внешних сил,
приложенных к нитям основы. Вышеизложенные дали возможность разработки метода,
алгоритма оценки и прогнозирования прочности нитей и переплетений деформируемых
участков цельноформированных деталей одежды из тканей, вырабатываемых жаккардовым
переплетением [1, 2, 3].
Список литературы
1. Эргашов М., Ташпулатов С.Ш., Мухамедиева Д.М., Нутфуллаева Л.Н.,
Хамрокулова
Д.О.
Программа
для
оценки
напряженного
состояния
образца
жаккарда//Патент-свидетельство № DGU 03170 по заявке № DGU 20150129/01.05.2015.
2. Эргашов М., Ташпулатов С.Ш., Мухамедиева Д.М., Нутфуллаева Л.Н.,
Хамрокулова Д.О., Бабаева Г.И. Программа расчета натяжения нитей сетеобразного
переплетенного материала//Патент-свидетельство № DGU 03171 по заявке № DGU
20150130/01.05.2015.
3. Черунова И.В. РАЗВИТИЕ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СПЕЦИАЛЬНОЙ
Швейная промышленность. 2006. № 3. С. 24-25.
ТЕПЛОЗАЩИТНОЙ
ОДЕЖДЫ
/