امروز: پنجشنبه 29 شهریور 1397
دسته بندی محصولات
بخش همکاران
لینک دوستان
بلوک کد اختصاصی

بررسی استحکام در جهت تار نمونه ها با تراکم های مختلف

بررسی استحکام در جهت تار نمونه ها با تراکم های مختلف دسته: نساجی
بازدید: 1 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 2016 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 149

یكی از مهمترین خواص مكانیكی پارچه استحكام آن می باشد همچنین ازدیاد طول تا حد پارگی نیز حائز اهمیت می باشد عوامل مختلف روی این خواص می توانند تاثیر گذار باشند از جمله جنس نخ ، نمره نخ ، نوع نخ و تراكم و غیره

قیمت فایل فقط 15,000 تومان

خرید

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                  صفحه

چكیده 3

فصل اول 5

تعاریف و كلیات 6

1-1- تنش 6

2-1- كرنش 6

3-1- نمودار تنش – كرنش 6

4-1- مدول الاستیسه (مدول اولیه) 7

5-1- رفتار الاستیك – پلاستیك ماده 8

6-1- نسبت پواسن 8

7-1- انرژی كرنشی 8

8-1- منحنی تنش – كرنش پارچه 9

9-1- استحكام كششی : 9

10-1- استحكام تا حد پارگی : 9

11-1-  روش های مختلف تست كشش : 10

12-1- روش های اندازه گیری استحكام پارچه : 11

13-1- روش نمونه گیری استاندارد پارچه : 11

فصل دوم 12

روش‌های مطالعه  خواص مکانیکی پارچه 13

1-2- مقدمه 13

2-2- تعیین مدل هندسی 14

3-2- مدل هندسیPeirce 15

4-2- آزمایش تغییرات ابعادی در پارچه کرباس: 18

5-2- مدل هندسی با مقطع بیضوی 18

6-2- مدل هندسی پیرس با مقطع‌های نخ مسطح شده 19

تعیین مدل مکانیکی 19

7-2- روش انرژی Hearl , Shanahan 19

8-2- اصلاح مدل ساختمانی پیرس 24

فصل سوم 33

1-3- آزمایشات 34

فصل چهارم 46

1-4- مقدمه : 47

2-4- بررسی استحکام در جهت تار نمونه ها با تراکم های مختلف 48

3-4- تجزیه و تحلیل نتایج : 66

4-4- تجزیه و تحلیل نتایج : 86

5-4- تجزیه وتحلیل داده ها : 140

6-4- طرح پیشنهادی جهت ارائه پروژه 141


چكیده

یكی از مهمترین خواص مكانیكی پارچه استحكام آن می باشد . همچنین ازدیاد طول تا حد پارگی نیز حائز اهمیت می باشد عوامل مختلف روی این خواص  می توانند تاثیر گذار باشند از جمله جنس نخ ، نمره نخ ، نوع نخ و تراكم و غیره .

در این پروژه كارهای ذیل انجام شده است :

- بررسی استحكام پارچه های تاری پودی با تراكم های تار و پود مختلف در سه طرح بافت متفاوت

- بررسی ازدیاد طول تا حد پارگی پارچه های تاری پودی با تراكم های تار و پود مختلف در سه طرح بافت متفاوت

- مقایسه بین استحكام و ازدیاد طول تا حد پارگی در پارچه های مورد آزمایش

آزمایشات بر روی پارچه ها با تراكم های مختلف انجام شد و نتایج بدست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت كه در نهایت در مورد استحكام پارچه مبانی تئوری و نتایج عملی مورد انطباق قرار گرفت ولی در مورد ازدیاد طول روند خاصی ملاحظه نشد و به نظر می رسد بررسی بیشتر و دقیق تری مورد نیاز می باشد .

نتایج حاصله عبارتند از :

- در مورد تاثیر تراكم تار بر روی استحكام در جهت تار و تراكم پود بر روی استحكام در جهت پود می توان پیش بینی نمود با n برابر شدن تراكم هم در تار و هم در پود استحكام نیز n برابر خواهد شد .

- همچنین بین طرح بافتهای سرژه ، تافته و تركیبی از سرژه و تافته ، طرح سرژه دارای بیشترین استحكام و تافته دارای كمترین استحكام می باشد .

- با تغییر عرض نمونه های آزمایش شده با تراكم های تار مختلف به نحوی كه تعداد سرنخ نمونه ها مساوی باشد تغییر خاصی از لحاظ آماری روی استحكام ایجاد نمی شود ولی از لحاظ عددی با افزایش تراكم تار و كاهش عرضی ، استحكام بایستی كاهش یابد 

فصل اول


 تعاریف و كلیات

1-1- تنش

تنش در هر مقطع به صورت نسبت نیرو وارده به آن مقطع به سطح آن تعریف می شود :

(1-1)         

كه  تنش ، p نیروی وارده و A سطح مقطع مورد نظر می باشد .

2-1- كرنش

كرنش یا ازدیاد طول عبارت است از نسبت تغییر طول به طول اولیه یك ماده .

(2-1)        

كه  كرنش ،  تغییر طول و L طول اولیه می باشد .

3-1- نمودار تنش – كرنش

خروجی اصلی دستگاههائی كه آزمایشات كشش توسط آنها انجام می شود این نمودار می باشد .

البته این نمودار برای مواد مختلف بسیار متنوع و متفاوت می باشد . ضمنا آزمایشات متعدد كشش بر روی یك نوع ماده ، ممكن است و به نتایج و نمودارهای مختلفی منجر شود كه این تفاوت به خاطر عوامل موثر بر روی آزمایش از جمله دمای آزمایش و سرعت بارگذاری می باشد .

مواد مختلف با توجه به نمودار تنش – كرنش به دو گروه عمده مواد نرم و مواد شكننده یا ترد تقسیم بندی می شوند .

در نمودار مربوط به مواد نرم ابتدا یك خط مستقیم با شیب تند وجود دارد سپس به مرحله تنش بحرانی ( ) می رسد كه تسلیم از آنجا آغاز می شود . سپس تنش نهایی ( ) در اثر حداكثر بار اعمال شده بر روی نمونه به وجود می آید . تنش گسیختن ( ) تنشی است كه در زمان گسیختن یا بریدن بوجود می آید و همان طور كه در شكل 1-1 مشخص می باشد در مواد نرم قبل از گسیخته شدن یك مرحله باریك شدن ماده نیز وجود دارد .

شکل 1-1. منحنی تنش کرنش آلومینیوم]1[

در مواد ترد و شكننده مثل چدن گسیختن یك باره و بدون مشاهده تفاوت در نرخ ازدیاد طول رخ می دهد . این موضوع در شكل 2-1 مشخص است .

شکل 2-1. منحنی تنش کرنش مواد‌ترد]1[

4-1- مدول الاستیسه (مدول اولیه)

رابطه بین تنش ( ) و كرنش ( ) به صورت زیر می باشد

(3-1)       

E ، مدول الاستیسم نامیده می شود .

اكثرا طراحی سازه های مهندسی به گونه ای است كه تغییر شكل در آنها نسبتا كم باشد به همین دلیل همواره بخش خطی نمودار تنش – كرنش را در نظر می گیرند . رابطه (3-1) با توجه به همین موضوع عنوان می شود .

5-1- رفتار الاستیك – پلاستیك ماده

اگر در یك آزمون كششی ، كرنش های ایجاد شده در اثر بارگذاری پس از برداشتن بار از بین بروند ماده آزمایش شده را الاستیك گویند و در مواد پلاستیك پس از برداشت بار بر روی جسم مقدار كرنش به صفر بر نمی گردد و مقداری از این تغییر در جسم باقی می ماند .

6-1- نسبت پواسن

نسبت كرنش عرضی به كرنش طولی یا محوری به صورت قدر مطلق نسبت پواسن نامیده می شود .

(4-1)        

7-1- انرژی كرنشی

كار انجام شده از طریق اعمال بار P بر یك جسم و ازدیاد طول آرام آن باید موجب افزایش نوعی انرژی در رابطه با تغییر شكل جسم گردد كه این انرژی را انرژی كرنشی گویند . این موضوع در شكل 3-1 نشان داده شده است .

شکل 3-1. سطح زیر منحنی تنش – کرنش]1[

(5-1)       

كه u انرژی كرنشی و p نیروی وارده می باشد .

8-1- منحنی تنش – كرنش پارچه

مقدار استحكام مورد نیاز نخ یا پارچه به مصرف نهایی آن بستگی دارد . این كه نخ یا منسوخ مورد نظر در صنعت استفاده می شود یا به عنوان پوشاك به كار می رود نقش تعیین كننده ای دارد.

همچنین خواص یك ساختار نساجی مثل نخ یا پارچه به ارتباطات درونی و پیچیده بین آرایش الیاف و خواص آنها بستگی دارد .

تمام مفاهیمی كه در بخش های قبلی عنوان شد ، برای منسوجات نیز قابل تعریف و تقسیم می باشد اما در مورد منسوجات به جهت افزایش دقت در اندازه گیری‌ها تعاریف جدیدی از جمله استحكام كششی و استحكام پارگی نیز ارائه شده است .

9-1- استحكام كششی :

ماكزیمم نیروی ثبت شده در آزمایش كشش در مورد یك نمونه تا نقطه پاره شدن می باشد . این نیرو به صورت مستقیم با سطح مقطع نمونه متناسب می باشد .

10-1- استحكام تا حد پارگی :

همان طور كه در شكل 4-1 مشاهده می شود مقدار استحكام در لحظه پارگی . كمتر از ماكزیمم استحكام می باشد . این مقدار نیرو در لحظه پارگی به عنوان استحكام تا حد پارگی معرفی می شود . البته مقدار نیروی پارگی می تواند بعد از ماكزیمم نیروی تنشی نیز ادامه پیدا كند .

شکل 4-1. یک منحنی نیرو-ازدیادطول برای مواد نساجی]2[

11-1-  روش های مختلف تست كشش :

بدیهی است منحنی نیرو – ازدیاد طول برای هر نمونه را می توان با تحت كشش قرار دادن نمونه و اندازه گیری نیرو برای هر مقدار طول نمونه به دست آورد . از آنجا كه ازدیاد طول نمونه و نقطه پارگی نمونه های پلیمری بستگی به زمان آزمایش دارد ، طریقه اعمال ازدیاد طول یا همان كشش عامل بسیار مهمی در نتایج بدست آمده می باشد .

به طور كلی سه نوع دستگاه تست كشش وجود دارد .

1- دستگاههائی كه با نرخ ثابت ازدیاد طول كار می كنند .

 C.R.E یاConstant Rate af Elongadion

2- دستگاههایی كه با نرخ ثابت ازدیاد نیرو كار می كنند :

C.R.L یاConstant Rate af loading

3- دستگاههائی كه با نرخ ثابت تراورس كار می كنند :

C.R.T یاConstant Rate af Travers

12-1- روش های اندازه گیری استحكام پارچه :

از آنجا كه استحكام پارچه به عنوان یك منسوخ ، مقاومت آن در برابر نیروی كششی می باشد می توان برای اندازه گیری این پارامتر از هر سه روش تست كششی كه قبلا عنوان شد استفاده نمود .

13-1- روش نمونه گیری استاندارد پارچه :

یكی از مهمترین پارامترهای تاثیر گذار بر روی نتایج آزمایشات نحوه نمونه گیری از پارچه مورد نظر می باشد كه طبیعتا بایستی استانداردهائی را مد نظر قرار داد :

1- جهت تار و پود در پارچه تعیین گردد .

2- نمونه ها نباید از  عرض پارچه به حاشیه نزدیك تر باشند .

3- نمونه ها را می توان در امتداد خطی مورب نسبت به قطر انتخاب نمود .

4- در انتخاب و برداشت نمونه باید دقت شود نمونه های تاری و پودی دارای تار یا پود مشترك نباشند ولی در صورت محدود بودن پارچه می توان نمونه ها را طوری انتخاب نمود كه تعدادی تار یا پود مشترك باشند .

بهتر است ابتدا پارچه روی سطح صاف پهن شود . سپس تقسیمات لازم صورت گیرد و سپس با استفاده از قیچی نمونه ها به دقت از پارچه جدا شوند.

فصل دوم


 روش‌های مطالعه  خواص مکانیکی پارچه

1-2- مقدمه

     ارتباط بین خواص مکانیکی نخ و پارچه و پیش‌بینی رفتار مکانیکی پارچه با توجه به دانستن خواص مکانیکی نخ، دارای اهمیت بسیار زیادی می‌باشد. به عنوان مثال در صورتی که رابطه‌ای بین استحکام نخ و استحکام پارچه تعریف شود، می‌توان در صورت در دسترس نبودن شرایط بافت قبل از تولید پارچه، از روی خواص مکانیکی نخ، خواص مکانیکی پارچه را پیش‌بینی نمود.

     تا‌کنون تلاش‌های بسیار زیادی برای پیش‌بینی خواص مکانیکی پارچه‌ها انجام شده است. تکنیک‌های ساخت پارچه نیز تاکنون پیشرفت‌های زیادی کرده است،اما با همه‌این اوصاف هنوز دانش بشر از پیش بینی رفتار مکانیکی پارچه، خیلی محدود است]3[

     در دهه‌های گذشته پارچه‌ها علاوه‌بر کاربرد لباسی، مصارف گوناگون صنعتی نیز پیدا کرده‌اند.  بنابراین از آنجایی که هنگام استفاده از انواع منسوجات، خصوصا موارد صنعتی آن، استحکام خاصیت بسیار مهمی‌می‌باشد؛ اهمیت مطالعه رفتار مکانیکی منسوجات مشخص می‌شود.

    یکی از اهداف در مطالعه هندسه پارچه‌ها نیز رسیدن به یکنواختی و دقت بیشتر در محاسبات می‌باشد. جدا از کاهش اشتباهات، استفاده از امکاناتی که استانداردها در اختیار می‌گذارند مزیت بزرگی می‌باشد. همچنین استفاده از روش‌هایی که هم برای نخ‌ها و هم برای ساختارهای پیچیده پارچه قابل استفاده باشد همواره مورد توجه می‌باشد ]4[

     روش‌هایی که برای مطالعه ساختار و خواص ابعادی پارچه‌ها و خواص مکانیکی آن‌ها مورد استفاده قرار گرفته است را به طور کلی می‌توان به شش دسته تقسیم کرد:

1- تحلیل هندسی

2- مکانیکی

3-  هندسی-مکانیکی

4-  پردازش تصویر

5- تصویربرداری

6- استفاده از مدل‌های ریاضی

     روش‌های تحلیل هندسی شامل تجویز نسخه‌ای از فرم هندسی برای ساختار ویژه‌ای از پارچه می‌باشد. در حالی که در روش مکانیکی تلاش بر‌این است که هندسه و خواص ساختاری پارچه از مشخصات توپولوژی و خواص مکانیکی اجزای سازنده اش (الیاف، نخ و ...) به‌دست آید. البته بین‌این دو مشی مرزبندی دقیقی وجود ندارد؛ به طوری که بسیاری از مواردی که مدل مکانیکی تلقی می‌شوند شامل عناصر هندسی، و موارد هندسی نیز به‌ایده‌های مکانیکی وابسته هستند. مزیت مشی تحلیل‌های هندسی آن است که مدل‌های ساختاری به‌دست آمده ساده‌تر هستند و به محاسبات ساده‌ای نیز احتیاج دارند. در مقابل اطلاعات به‌دست آمده نیز محدود می‌باشد. در حالی که درمدل‌های مکانیکی اگر فرض‌های انجام شده به اندازه کافی به واقعیت نزدیک باشند، اطلاعات بیشتری در اختیار قرار می‌دهند؛ البته در‌این حالت پیچیدگی‌های موجود و استفاده از کامپیوتر هزینه‌ها را افزایش می‌دهند. روش‌های هندسی-مکانیکی نیز شامل استفاده از روشی می‌باشد که هر دو تحلیل هندسی و مکانیکی به طور نسبتا برابری درآن استفاده شده باشد. ]4[

2-2- تعیین مدل هندسی

    هندسه پارچه‌ها تاثیر بسیاری روی رفتار آن‌ها دارد. به عنوان مثال، وقتی‌که پارچه در جهت تار کشیده می‌شود، موج پود افزایش می‌یابد. اهمیت مطالعه هندسه پارچه‌ها به خاطر موارد ذیل می‌تواند مهم باشد:

1- پیش‌بینی ابعاد پارچه‌ای که می‌بایست بافته شود وخواص ابعادی آن.

2- به ‌دست آوردن ارتباط بین پارامترهای ابعادی پارچه مثل موج و زاویه بافت.

3- پیش‌بینی خواص مکانیکی با‌ترکیب هندسه پارچه و خواص نخ مثل مدول یانگ، سختی خمشی و سختی پیچشی.

4- کمک برای فهم کارآیی پارچه‌ها مثل زیر دست و خواص سطحی آن. ]5[

3-2- مدل هندسیPeirce

     تعیین مدل هندسی روشی نسبتا ساده جهت بررسی رفتار مکانیکی پارچه‌ها می‌باشد. مدل هندسی مشهور Peirce نیز نخستین روشی بود که بر‌این اساس ارائه شد. وی توانست با فرض یک پارچه بافته شده به عنوان یک قطعه هندسی کاملا ‌ایده‌آل، رفتار تغییر شکل پارچه را تحت بارگذاری از خارج توضیح بدهد ]4[

     از آنجایی که مدل Peirce‌ایده‌آل می‌باشد، وی فرض‌های زیر را در نظر گرفت: ]6[

1-             سطح مقطع نخ دایره‌ای فرض می‌شود.

2-             نخ غیر قابل انبساط است.

3-             نخ غیر قابل فشرده شدن است.

4-             در نقاط تماس لغزندگی وجود ندارد.

چنان‌که در شکل 1-2 مشاهده می‌شود وی یک واحد ساختمانی بافت تافته را به صورت زیر در نظر گرفت:

شکل 1-2. واحد ساختمانی بافت تافته ]6[

اندیس یک مربوط به تار و اندیس دو مربوط به پود می‌باشد. پارامتر‌ها برای اندیس یک به شرح زیر می‌باشند:

قطر نخ تار و پود                                        

طول نخ تار و پود در واحد بافت                          

زاویه موج تار و پود                                      

فاصله جابجایی تارها و پودها                            

فاصله دو تار و پود                                     

(1-2)

ضخامت‌ در جهت تار و پود به صورت زیر است:

(2-2)

(3-2)

موج تار و پود، و ، نیز به صورت زیر تعریف شده است:

(4-2)

(5-2)

همچنین با استفاده ازروابط هندسی برای این مدل ‌ایده‌آل، روابط خلاصه شده بین فاصله جابجایی و موج و فواصل بین تارها یا پود‌ها و همچنین زاویه موج و موج به صورت زیر می‌باشد:

(6-2)

(7-2)

(8-2)

(9-2)

     حین تغییرات ابعادی در پارچه نیز، ممکن است نخ‌های تار یا پود خیلی به هم نزدیک شوند؛ به طوری که زاویه انحنای نخ تار یا پود به 90 درجه برسد. به‌این حالت فشردگی اطلاق می‌شود. در محاسباتی که در حالت کشش پارچه یا جمع‌شدگی آن می‌باشد، پارچه در‌این حالت مورد بحث قرار می‌گیرد.

شکل 2-2. حالت فشردگی ]6[

     در‌این حالت رابطه بین فاصله تار و فاصله پود ومجموع قطر تار و پود به صورت زیر به‌دست می‌آید:

(10-2)

(11-2)

     طبق تعریف داریم:

(12-2)

     پس

(13-2)

     زاویه موج نیز در‌این حالت از روابط زیر به‌دست می‌آید:

(14-2)

(15-2)

     حال اگر پارچه از یک طرف تحت کشش قرار گیرد، در یک سمت کشیدگی و در سمت دیگر فشردگی رخ می‌دهد و می‌توان با استفاده از روابط 10-2 تا 13-2 حداکثرکشیدگی در یک سمت و حداکثر انقباض در سمت دیگر پارچه را تعیین کرد:

(16-2)

    علاوه بر به‌دست آوردن‌این روابط تئوری، Peirce آزمایشات عملی نیز انجام داده است تا به میزان دقت یافته‌هایش پی ببرد. یکی از آزمایشات وی بررسی تغییرات ابعادی در پارچه‌ها می‌باشد.

4-2- آزمایش تغییرات ابعادی در پارچه کرباس[1]:

      به‌این منظور وی نمونه‌های پارچه‌ با‌تراکم تار و پود و نمره و موج مشخص را تحت شستشوی استاندارد قرار داد و موج و نمره جدید نخ‌ها را نیز محاسبه کرد. سپس نمونه‌ها را در حالت خیس تحت بارهای متفاوت قرار داد و بعد آن‌ها را خشک کرد. در مرحله بعد ابعاد پارچه و موج نخ‌ها را اندازه‌گیری کرد. سپس سعی کرد با استفاده از مقادیر به‌دست آمده از آزمایش، دیگر پارامترهای ساختمانی پارچه همچون ضخامت آن را اندازه‌گیری کند.

     وی آزمایشات دیگری نیز مثل آزمایش کشش و ازدیاد طول روی پارچه کرباس ، انجام داده است. اما در بعضی از موارد داده‌های متفاوت از دقت انطباق خوبی برخوردار نمی‌باشند که دلیل آن ایده‌آل بودن مدل می‌باشد و می‌بایست تحلیل‌ها بعد از بررسی پارامترهای متفاوت یک پارچه صورت بگیرد.

5-2- مدل هندسی با مقطع بیضوی

     در مرحله بعد pierce برای این‌که مدلش را به واقعیت نزدیک‌تر کند مدل هندسی دیگری را در نظر گرفت که بر اساس آن، چنان‌که در شکل3-2 دیده می‌شود، سطح مقطع نخ‌ها به صورت بیضوی در نظر گرفته شده است. اما به اعتقاد پیرس چنین مدلی بسیار پیچیده خواهد بود. ]5[

شکل3-2. هندسه پارچه‌های بافته شده تافته با نخ‌های با مقطع بیضی]5[

6-2- مدل هندسی پیرس با مقطع‌های نخ مسطح شده

     بنابراین وی مدل دیگری را در نظر گرفت که بر اساس آن مقطع نخ‌ها دایروی می‌باشند ولی قطر آن‌ها برابر قطر کوچک بیضی‌ها در مدل بیضوی، می‌باشد.‌این مدل در شکل4-2 نشان داده شده است.

شکل 4-2. هندسه پارچه تافته با نخ مسطح شده ]5[

     این مدل شاید برای پارچه‌های با ساختار باز کاربرد داشته باشد. اما برای حالت فشردگی ‌پارچه مناسب نیست

تعیین مدل مکانیکی

7-2- روش انرژی Hearl , Shanahan

     هدف از‌این مطالعه، شرح یک مشی یکنواخت برای تحلیل مکانیکی آن دسته از مدل‌های هندسی می‌باشدکه در آن‌ها برای پارچه یک سلول واحد تکراری در نظر گرفته می‌شود]4[

فرض‌های در نظر گرفته شده نیز به قرار زیر است:

1- تغییرات انرژی درون اجزاء نخ‌ها نادیده گرفته می‌شود.

2- با تعمیم‌این روش بتوان تغییرات انرژی درون و بین نخ‌ها و الیاف را وارد تحلیل‌ها نمود.

3- حجم نخ ثابت در نظر گرفته می‌شود.

     در‌این حالت قسمتی از پارچه به شکل چهارگوش و با ابعاد *، مطابق شکل 9-2 در نظر گرفته می‌شود که تحت بارگذاری دو محوری با نیروهای  و  قرار گرفته باشد.

شکل 9-2. پارچه به صورت چهارگوش تحت تنش دو محوری]4[

     فرض شده است که یک مدل هندسی از ساختار پارچه وجود دارد که بتوان معادله زیر را برای نیروهای وارده نوشت:

(17-2)

و می‌تواند به صورت تابع زیر نیز بیان شود:

(18-2)

   که  یک متغیر مستقل می‌باشد. در‌این‌جا به طور ضمنی فرض شده است که پارچه به صورت مکانیزم نیرو-تحمل،تحت عمل قرار می گیرد که هیچ انرژی الاستیکی در آن وجود ندارد. یک مثال از چنین ساختار‌ایده‌آلی، پارچه ساخته شده از نخ‌های انعطاف‌پذیر و غیرقابل کشش می‌باشد.

قیمت فایل فقط 15,000 تومان

خرید

برچسب ها : استحكام كششی , استحكام تا حد پارگی , بررسی استحکام در جهت تار نمونه ها با تراکم های مختلف

نظرات کاربران در مورد این کالا
تا کنون هیچ نظری درباره این کالا ثبت نگردیده است.
ارسال نظر