Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности»



Скачать 455.39 Kb.
страница1/4
Дата21.04.2013
Размер455.39 Kb.
ТипМетодические указания
  1   2   3   4


Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет

ФИЗИЧЕСКИЕ, МЕХАНИЧЕСКИЕ

И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ЧАСТЬ 2

Методические указания к лабораторным работам

по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности» для студентов специальностей 260901.65, 260902.65

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета


Саратов 2010
Лабораторная работа 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРЫВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ
Цель работы. Изучение устройства разрывной машины и методов определения и расчета разрывных характеристик текстильных материалов при одноосном растяжении до разрыва.

Задание: 1. Изучить устройство и принцип работы разрывной машины РТ-250М.

  1. Изучить методику определения и расчета разрывных характеристик тканей, трикотажных и нетканых полотен.

  2. Провести испытания текстильных материалов на растяжение до разрыва, определить показатели разрывных характеристик.

  3. Провести анализ соответствия текстильных материалов требованиям стандартов и определить области их применения.


ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
При одноосном растяжении материала до разрыва определяют характеристики прочности и деформации материалов. Прочностью на разрыв при растяжении называют способность материалов противостоять растягивающим усилиям до разрушения их целостности.

Прочность материалов оценивается в абсолютных и относительных характеристиках. К ним относятся:

Разрывное усилие (нагрузка) – РР это наибольшее усилие, выдерживаемое пробой материала до разрыва. Выражается в ньютонах (Н), деканьютонах (даН) и килограммсилах (кгс). (1 кгс = 1 даН = 9,81Н).

Величину разрывного усилия определяют по шкале нагрузки разрывной машины, и она является основным показателем качества материала.

Абсолютное разрывное удлинение lР, мм - это приращение длины пробы к моменту разрыва. Определяется по шкале удлинения разрывной машины, а также рассчитывается по формуле:

lP = L1-L0,

где L1 - длина пробы в момент разрыва, мм;

L0 - начальная длина пробы, мм.


Относительное разрывное удлинение, εр, % - это отношение абсолютного разрывного удлинения к начальной (зажимной) длине пробы материала:

εр = 100 lP/L0

Напряжение при разрыве σр, Па, - отношение усилия при разрыве к площади поперечного сечения пробы:
σр = РР /S,

где РР - усилие при разрыве, сН;

S - площадь поперечного сечения нити, мм.

Так как текстильные материалы имеют пористую структуру, то площадь поперечного сечения определяют расчетным путем исходя из массы, объемной массы и объема пробы:
S = m / L∙δ, σр = РР∙L δ / m, δ = MS ∙ 10-3 / b,

где m - масса рабочего участка пробы, г;

L - длина рабочего участка пробы, мм;

δ - объемная масса материала, г/см3;

b - толщина материала, см;

MS - поверхностная плотность материала, г/м.

Относительная разрывная нагрузка, Р0 даН∙м/г, определяется как отношение абсолютного усилия при разрыве к поверхностной плотности материала (MS г/м2) и ширине пробы (В, м):
P0 = PP / MS∙B.

Эта формула справедлива для равноплотных тканей. Для неравноплотных тканей относительную разрывную нагрузку считают по формуле

P0 = PP / MS∙B∙δо(у)

где δо(у) - доля массы нитей основы или утка, которая рассчитывается по формулам:

δо = ТоПо / (ТоПо + ТуПу); δу = ТуПу / (ТуПу + ТоПо)

Удельная разрывная нагрузка Руд, даН/нить, представляет собой разрывную нагрузку РР, приходящуюся на структурный элемент материала П (на одну нить основы или утка, один петельный ряд или столбик трикотажа, на одну строчку прошива нетканого полотна), воспринимающий растягивающее усилие:
Руд = РР ∙ К / П,

где К - отношение длины участка материала, на котором определяют плотность П, к ширине испытываемой пробы.

При растяжении материалов затрачивается определенная работа, которая расходуется на преодоление энергии связей в материале. Пользуясь диаграммой растяжения, можно рассчитать работу разрыва.

Абсолютная работа разрыва RР, Дж или даН∙см, характеризует количество энергии, которая затрачивается на преодоление энергии связей между элементами структуры материала и разрушение его целостности.

Абсолютная работа разрыва определяется площадью, ограниченной кривой растяжения и осью абсцисс, рис. 1.1, и рассчитывают по формуле



где η - коэффициент полноты диаграммы нагрузка – удлинение, который всегда меньше 1.




Рис. 1.1. Диаграмма растяжения ткани в осях координат нагрузка-удлинение
Коэффициент полноты диаграммы показывает, какую часть составляет площадь, ограниченная кривой растяжения и перпендику-ляром, опущенным из точки разрыва А (SОАВ), от площади прямоугольника (SОСАВ), образованного перпендику-лярами, опущенными на оси абсцисс и ординат, или отношение массы бумаги под кривой растяжения mф (площадью SОАВ) к массе бумаги m квадрата (площадью SОСАВ), рис. 1.1:
η = SОАВ/ SОСАВ = mф/m

Относительная работа разрыва определяется отношением абсолютной работы разрыва к единице массы, rm, Дж/г, или единицы объема - rv, Дж/см3 рабочей части пробы:
rm = /m; rv = RР/V

Для получения указанных выше характеристик используют разрывные машины. Схема разрывной машины РТ- 250М представлена на (рис. 1.2). Элементарная проба материала 20, закрепленная в верхнем 17 и нижнем 21 зажимах машины, деформируется при равномерном опускании нижнего зажима, который с помощью штоков 24 и 25 соединен с винтом 26. Винт 26 получает движение от электродвигателя постоянного тока поз. 1 через муфту 28 и червячный редуктор 27. Скорость перемещения нижнего зажима регулируется в пределах 25-250 мм/мин путем изменения напряжения и частоты вращения электродвигателя. Включением кнопок «вверх», «вниз» меняют направление постоянного тока в цепи электродвигателя и тем самым направление вращения ротора электродвигателя и винта 26. Соответственно перемещается шток 25 вниз или вверх по направляющей 2. Измерение усилия, испытываемого пробой материала, происходит с помощью маятникового силоизмерителя.




Рис. 1.2. Схема разрывной машины

РТ-250М
Проба материала 20, деформируясь, перемещает вниз верхний зажим 17, который поворачивает грузовой рычаг 12, что, в свою очередь, вызывает отклонение маятника 4 с грузом 3. При этом своим упором маятник перемещает зубчатую рейку 6 и поворачивает зубчатое колесо 7. На оси зубчатого колеса 7 закреплена ведущая 9 и контрольная 10 стрелки, с помощью которых на шкале 8 фиксируется усилие, воздействующее на пробу материала. При разрыве пробы маятник возвращается в исходное положение, а ведущая стрелка под действием груза 5 - на нулевое деление шкалы усилия. Контрольная стрелка остается на отметке разрывного усилия. Для плавного возвращения маятника в исходное положение машина снабжена масляным амортизатором 11, шток которого соединен с грузовым рычагом 12.

Шкала усилия имеет три пояса: А - от 0 до 50 даН (кгс) с ценой деления 0,1 кгс; Б от 0 до 100 кгс с ценой деления 0,2 кгс; В - от 0 до 250 кгс с ценой деления 0,5 кгс. При переходе на пояса Б и В шкалы на грузовой маятник надевают соответствующие дополнительные грузы: для пояса Б - один груз, для пояса В - еще два груза.

Абсолютное удлинение пробы измеряют по шкале 18, имеющей градуировку в миллиметрах. Шкалу приводит в движение зубчатое колесо 19, соединенное рейкой 23 со штоком 25 нижнего зажима. Стрелка-указатель 16 соединена с помощью корректирующего устройства 13-14 с грузовым рычагом 12. При отклонении маятника от вертикального положения корректирующее устройство поворачивает стрелку-указатель по направлению перемещения шкалы на величину, равную перемещению верхнего зажима. Таким образом, на шкале удлинения фиксируется разница между движением нижнего и верхнего зажимов машины, то есть удлинение пробы. Машина снабжена автоматическим остановом при разрыве пробы.

Шкалу усилия разрывной машины выбирают таким образом, чтобы среднее разрывное усилие испытываемой пробы находилось в пределах 20-80% максимального значения шкалы.

Скорость опускания нижнего зажима устанавливается таким образом, чтобы продолжительность процесса растяжения пробы полоски составила: для ткани и нетканого полотна с удлинением менее 150% - 30 ± 15 с; для ткани и нетканого полотна с удлинением более 150% - 60 ± 15 с; для трикотажных полотен 45-75 с.

Предварительное натяжение предназначено для распрямления пробы при заправке в зажимы машины и обеспечения тем самым одинаковых условий испытания всех проб. Предварительное натяжение для тканей и нетканых полотен выбирается в зависимости от поверхностной плотности и вида материала: ткани в соответствии с ГОСТ 3813-88, трикотажные полотна по ГОСТ 8847-75 и ГОСТ 15902.3-79: для шелковых тканей с поверхностной плотностью до 300 г/м масса груза предварительного натяжения 0,2 г; выше 300 г/м2 масса груза 0,5 г. Для всех остальных тканей с поверхностной плотностью до 75 г/м2 масса груза 0,2 г; от 76 до 500 г/м2 масса груза 0,5 г; от 501 до 800 г/м2 масса груза 1 г; выше 800 г/м2 масса груза 2 г. Для трикотажных полотен масса груза предварительного натяжения устанавливается в зависимости от вида полотен и разрывного удлинения в пределах от 5 до 25 г.
Методика выполнения работы


  1. Вырезать из ткани пробы размером 60x400 мм - 3 по основе и 3 по утку; для трикотажа 3 по петельным столбикам и 4 по петельным рядам.

  2. Определить плотность ткани по основе По и по утку Пу путем подсчета числа нитей основы и утка на отрезке 100 мм на трех образцах. Определить среднее значение плотности.

Плотность трикотажных полотен Пг, Пп определяют на отрезке 50 мм.

  1. Определить поверхностную плотность материала, для чего вырезать 3 пробы размером 50x50 мм и взвесить каждую в отдельности на аналитических весах с точностью до 0,0001. Найти среднее значение. Поверхностную плотность рассчитать по формуле

MS = m ∙ 106 / L ∙B,

где m - среднее значение массы 3 элементарных проб, г;

L - длина пробы, мм;

В - ширина пробы, мм.

  1. Определить разрывную нагрузку и удлинение на машине РТ-250М, для чего:

    • включить разрывную машину в электросеть с напряжением 220 В;

    • включить тумблер «сеть», при этом загорается сигнальная лампочка. С помощью рукоятки 15 (рис. 1.2), освободить верхний зажим;

    • выбрать шкалу измерений и подготовить машину, навесить или снять дополнительные грузы;

    • выбрать скорость перемещения нижнего зажима;

    • установить зажимное расстояние между верхним и нижним зажимом, обычно 100 мм, для чего, вынув шпильку переместить шток 24 относительно штока 25 и снова закрепить шпилькой;

    • установить стрелки шкалы усилия и удлинения в нулевое положение;

    • рукояткой 15 закрыть верхний зажим и один конец пробы пропустить между пластинами верхнего зажима так, чтобы края касались делений и слегка зажать. Нижний конец пропустить между пластинами нижнего зажима 21 в рамку 22, и подвести груз натяжения. Затем крепко затянуть сначала верхний, а затем нижний зажимы. Верхний зажим вывести из фиксированного положения рукояткой 15 и включить кнопку «Вниз», приводя в движение нижний зажим. При разрыве пробы машина автоматически останавливается. Если машина не остановилась, нажать кнопку «Стоп»;

    • после снятия показаний со шкалы нагрузки и удлинения нажать кнопку «Вверх» и вернуть нижний зажим в исходное положение;

    • зафиксировать верхний зажим рукояткой 15 и заменить образец.

Результаты испытаний представить в (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Результаты испытаний по определению разрывных характеристик текстильных материалов

Направление испытания

Разрывная нагрузка,

РР, да Н

Разрывное удлинение,

lP, мм

Относительное разрывное удлинение, εР, %

Основа




























Уток































  1. Используя полученные показатели разрывного усилия и разрывного удлинения построить диаграмму «нагрузка–удлинение», и рассчитать по приведенным выше формулам показатели характеристик прочности и деформации испытуемого материала, результаты представлены в (табл. 1.2).

  2. Определить характеристики неровноты ткани (по основе и по утку) по разрывной нагрузке и разрывному удлинению, для чего рассчитать среднее квадратичное отклонение К и коэффициент вариации С по формулам:

, C = 100 · K / Х1

где X1 - среднее арифметическое значение результатов испытаний;

Хn - отдельный результат испытания;

n - число испытаний.

Таблица 1.2

Результаты испытаний

Характеристика свойств

Обозначение

Единица измерения

Значения характеристик свойств

1

2

3

Разрывная нагрузка, основа/уток

РР

даН










Разрывное удлинение, основа/уток

lP

мм










Относительное разрывное удлинение, основа/уток

εр

%










Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, основа/уток

СР

%










Коэффициент вариации по разрывному удлинению, основа/уток

Сl

%










Разрывное напряжение, основа/уток

σp

Па










Удельная разрывная нагрузка основа/уток

РУД

даН/нить










Относительная разрывная нагрузка, основа/уток

РО

даН∙м/г










Абсолютная работа разрыва, основа/уток

RP

Дж










Относительная работа разрыва, основа/уток

rm

Дж∙м2











Вывод: Оценить соответствие испытываемо материала нормативным требованиям стандартов, и определить области его применения в производстве одежды.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ


  1. Какой принцип работы разрывных машин для испытания на прочность при растяжении?

  2. Каковы основные показатели, характеризующие свойства текстильных материалов при растяжении?

  3. Какова методика проведения испытаний при одноосном растяжении до разрыва?

  4. Какие факторы влияют на прочность и удлинение при одноосном растяжении до разрыва?

  5. Что характеризует диаграмма «нагрузка-удлинение»?

  6. Теории прочности, уравнение долговечности.


Лабораторная работа 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ПРИ РАЗДИРАНИИ ТКАНЕЙ
Цель работы. Изучение методов определения прочности материала при раздирании.

Задания: 1. Изучить методы определения прочности материала при раздирании.

2. Определить прочность при раздирании ткани одним из рассмотренных методов (по указанию преподавателя).

  1   2   3   4

Похожие:

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности» iconМетодические указания к лабораторным работам для студентов Казань 2004 Составители: М. Г. Габидуллин, Д. С. Смирнов удк 691: 620
Проектирование составов и испытания тяжелых бетонов и строительных растворов. Методические указания к лабораторным работам по курсу...
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности» iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине «Моделирование систем» для студентов всех форм обучения специальности
Имитационное моделирование систем управления с помощью пакета программ vissim: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине...
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности» iconМетодические указания к лабораторным работам
Дискретная математика: Методические указания к лабораторным работам / Рязанская государственная радиотехническая академия; Сост....
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности» iconМетодические указания к лабораторным работам «спектрофотометрический анализ»
Методические указания к лабораторным работам «спектрофотометрический анализ» по спецкурсу «оптические методы анализа» для студентов...
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности» iconМетодические указания по планированию проектов с помощью «Microsoft Project»
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Управление проектами» для студентов и слушателей факультета «Инженерный...
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности» iconМеханика методические указания к лабораторным работам по физике для бакалавров Челябинск 2007 Методические указания к лабораторным работам по механике предназначены для бакалавров, обучающихся на втором курсе
Методические указания к лабораторным работам по механике предназначены для бакалавров, обучающихся на втором курсе
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности» iconМетодические указания к лабораторным работам №1,2,3,4 для студентов 3-го курса физико-технического факультета Екатеринбург 2000
Механика сплошных сред: Методические указания к лабораторным работам для студентов 3-го курса физико-технического факультета
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности» iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине "Информатика" для студентов специальности 230102
Лабораторная работа №1 "Интегрированная среда программирования Borland C++. Простые программы "
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности» iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине «Аналитическая химия» Количественный анализ согласовано
Сборник лабораторных работ предназначен для студентов, изучающих курс аналитической химии
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности» iconДепартамент научно-технологической политики и образования
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теоретические основы прогрессивных технологий» (физика) предназначены...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org