تحقیق خواص مكانيكي پارچه

چكيده

يكي از مهمترين خواص مكانيكي پارچه استحكام آن مي باشد . همچنين ازدياد طول تا حد پارگي نيز حائز اهميت مي باشد عوامل مختلف روي اين خواص  مي توانند تاثير گذار باشند از جمله جنس نخ ، نمره نخ ، نوع نخ و تراكم و غيره .

در اين پروژه كارهاي ذيل انجام شده است :

– بررسي استحكام پارچه هاي تاري پودي با تراكم هاي تار و پود مختلف در سه طرح بافت متفاوت

– بررسي ازدياد طول تا حد پارگي پارچه هاي تاري پودي با تراكم هاي تار و پود مختلف در سه طرح بافت متفاوت

– مقايسه بين استحكام و ازدياد طول تا حد پارگي در پارچه هاي مورد آزمايش

آزمايشات بر روي پارچه ها با تراكم هاي مختلف انجام شد و نتايج بدست آمده مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت كه در نهايت در مورد استحكام پارچه مباني تئوري و نتايج عملي مورد انطباق قرار گرفت ولي در مورد ازدياد طول روند خاصي ملاحظه نشد و به نظر مي رسد بررسي بيشتر و دقيق تري مورد نياز مي باشد .

نتايج حاصله عبارتند از :

– در مورد تاثير تراكم تار بر روي استحكام در جهت تار و تراكم پود بر روي استحكام در جهت پود مي توان پيش بيني نمود با n برابر شدن تراكم هم در تار و هم در پود استحكام نيز n برابر خواهد شد .

– همچنين بين طرح بافتهاي سرژه ، تافته و تركيبي از سرژه و تافته ، طرح سرژه داراي بيشترين استحكام و تافته داراي كمترين استحكام مي باشد .

– با تغيير عرض نمونه هاي آزمايش شده با تراكم هاي تار مختلف به نحوي كه تعداد سرنخ نمونه ها مساوي باشد تغيير خاصي از لحاظ آماري روي استحكام ايجاد نمي شود ولي از لحاظ عددي با افزايش تراكم تار و كاهش عرضي ، استحكام بايستي كاهش يابد .

فصل اول

 تعاريف و كليات

1-1- تنش

تنش در هر مقطع به صورت نسبت نيرو وارده به آن مقطع به سطح آن تعريف مي شود :

(1-1)

كه  تنش ، p نيروي وارده و A سطح مقطع مورد نظر مي باشد .

2-1- كرنش

كرنش يا ازدياد طول عبارت است از نسبت تغيير طول به طول اوليه يك ماده .

(2-1)

كه  كرنش ،  تغيير طول و L طول اوليه مي باشد .

3-1- نمودار تنش – كرنش

خروجي اصلي دستگاههائي كه آزمايشات كشش توسط آنها انجام مي شود اين نمودار مي باشد .

البته اين نمودار براي مواد مختلف بسيار متنوع و متفاوت مي باشد . ضمنا آزمايشات متعدد كشش بر روي يك نوع ماده ، ممكن است و به نتايج و نمودارهاي مختلفي منجر شود كه اين تفاوت به خاطر عوامل موثر بر روي آزمايش از جمله دماي آزمايش و سرعت بارگذاري مي باشد .

مواد مختلف با توجه به نمودار تنش – كرنش به دو گروه عمده مواد نرم و مواد شكننده يا ترد تقسيم بندي مي شوند .

در نمودار مربوط به مواد نرم ابتدا يك خط مستقيم با شيب تند وجود دارد سپس به مرحله تنش بحراني () مي رسد كه تسليم از آنجا آغاز مي شود . سپس تنش نهايي () در اثر حداكثر بار اعمال شده بر روي نمونه به وجود مي آيد . تنش گسيختن () تنشي است كه در زمان گسيختن يا بريدن بوجود مي آيد و همان طور كه در شكل 1-1 مشخص مي باشد در مواد نرم قبل از گسيخته شدن يك مرحله باريك شدن ماده نيز وجود دارد .

شکل 1-1. منحني تنش کرنش آلومينيوم]1[

در مواد ترد و شكننده مثل چدن گسيختن يك باره و بدون مشاهده تفاوت در نرخ ازدياد طول رخ مي دهد . اين موضوع در شكل 2-1 مشخص است .

شکل 2-1. منحني تنش کرنش مواد‌ترد]1[

4-1- مدول الاستيسه (مدول اوليه)

رابطه بين تنش () و كرنش () به صورت زير مي باشد

(3-1)

E ، مدول الاستيسم ناميده مي شود .

اكثرا طراحي سازه هاي مهندسي به گونه اي است كه تغيير شكل در آنها نسبتا كم باشد به همين دليل همواره بخش خطي نمودار تنش – كرنش را در نظر مي گيرند . رابطه (3-1) با توجه به همين موضوع عنوان مي شود .

5-1- رفتار الاستيك – پلاستيك ماده

اگر در يك آزمون كششي ، كرنش هاي ايجاد شده در اثر بارگذاري پس از برداشتن بار از بين بروند ماده آزمايش شده را الاستيك گويند و در مواد پلاستيك پس از برداشت بار بر روي جسم مقدار كرنش به صفر بر نمي گردد و مقداري از اين تغيير در جسم باقي مي ماند .

6-1- نسبت پواسن

نسبت كرنش عرضي به كرنش طولي يا محوري به صورت قدر مطلق نسبت پواسن ناميده مي شود .

(4-1)

7-1- انرژي كرنشي

كار انجام شده از طريق اعمال بار P بر يك جسم و ازدياد طول آرام آن بايد موجب افزايش نوعي انرژي در رابطه با تغيير شكل جسم گردد كه اين انرژي را انرژي كرنشي گويند . اين موضوع در شكل 3-1 نشان داده شده است .

شکل 3-1. سطح زير منحني تنش – کرنش]1[

(5-1)

كه u انرژي كرنشي و p نيروي وارده مي باشد .

8-1- منحني تنش – كرنش پارچه

مقدار استحكام مورد نياز نخ يا پارچه به مصرف نهايي آن بستگي دارد . اين كه نخ يا منسوخ مورد نظر در صنعت استفاده مي شود يا به عنوان پوشاك به كار مي رود نقش تعيين كننده اي دارد.

همچنين خواص يك ساختار نساجي مثل نخ يا پارچه به ارتباطات دروني و پيچيده بين آرايش الياف و خواص آنها بستگي دارد .

تمام مفاهيمي كه در بخش هاي قبلي عنوان شد ، براي منسوجات نيز قابل تعريف و تقسيم مي باشد اما در مورد منسوجات به جهت افزايش دقت در اندازه گيري‌ها تعاريف جديدي از جمله استحكام كششي و استحكام پارگي نيز ارائه شده است .

9-1- استحكام كششي :

ماكزيمم نيروي ثبت شده در آزمايش كشش در مورد يك نمونه تا نقطه پاره شدن مي باشد . اين نيرو به صورت مستقيم با سطح مقطع نمونه متناسب مي باشد .

10-1- استحكام تا حد پارگي :

همان طور كه در شكل 4-1 مشاهده مي شود مقدار استحكام در لحظه پارگي . كمتر از ماكزيمم استحكام مي باشد . اين مقدار نيرو در لحظه پارگي به عنوان استحكام تا حد پارگي معرفي مي شود . البته مقدار نيروي پارگي مي تواند بعد از ماكزيمم نيروي تنشي نيز ادامه پيدا كند .

شکل 4-1. يک منحني نيرو-ازديادطول براي مواد نساجي]2[

11-1-  روش هاي مختلف تست كشش :

بديهي است منحني نيرو – ازدياد طول براي هر نمونه را مي توان با تحت كشش قرار دادن نمونه و اندازه گيري نيرو براي هر مقدار طول نمونه به دست آورد . از آنجا كه ازدياد طول نمونه و نقطه پارگي نمونه هاي پليمري بستگي به زمان آزمايش دارد ، طريقه اعمال ازدياد طول يا همان كشش عامل بسيار مهمي در نتايج بدست آمده مي باشد .

به طور كلي سه نوع دستگاه تست كشش وجود دارد .

1- دستگاههائي كه با نرخ ثابت ازدياد طول كار مي كنند .

 C.R.E ياConstant Rate af Elongadion

2- دستگاههايي كه با نرخ ثابت ازدياد نيرو كار مي كنند :

C.R.L ياConstant Rate af loading

3- دستگاههائي كه با نرخ ثابت تراورس كار مي كنند :

C.R.T ياConstant Rate af Travers

12-1- روش هاي اندازه گيري استحكام پارچه :

از آنجا كه استحكام پارچه به عنوان يك منسوخ ، مقاومت آن در برابر نيروي كششي مي باشد مي توان براي اندازه گيري اين پارامتر از هر سه روش تست كششي كه قبلا عنوان شد استفاده نمود .

13-1- روش نمونه گيري استاندارد پارچه :

يكي از مهمترين پارامترهاي تاثير گذار بر روي نتايج آزمايشات نحوه نمونه گيري از پارچه مورد نظر مي باشد كه طبيعتا بايستي استانداردهائي را مد نظر قرار داد :

1- جهت تار و پود در پارچه تعيين گردد .

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                  صفحه

چكيده 3

فصل اول.. 5

تعاريف و كليات… 6

1-1- تنش…. 6

2-1- كرنش…. 6

3-1- نمودار تنش – كرنش…. 6

4-1- مدول الاستيسه (مدول اوليه) 7

5-1- رفتار الاستيك – پلاستيك ماده 8

6-1- نسبت پواسن.. 8

7-1- انرژي كرنشي.. 8

8-1- منحني تنش – كرنش پارچه. 9

9-1- استحكام كششي : 9

10-1- استحكام تا حد پارگي : 9

11-1-  روش هاي مختلف تست كشش : 10

12-1- روش هاي اندازه گيري استحكام پارچه : 11

13-1- روش نمونه گيري استاندارد پارچه : 11

فصل دوم. 12

روش‌هاي مطالعه  خواص مکانيکي پارچه. 13

1-2- مقدمه. 13

2-2- تعيين مدل هندسي.. 14

3-2- مدل هندسيPeirce. 15

4-2- آزمايش تغييرات ابعادي در پارچه کرباس: 18

5-2- مدل هندسي با مقطع بيضوي.. 18

6-2- مدل هندسي پيرس با مقطع‌هاي نخ مسطح شده 19

تعيين مدل مکانيکي.. 19

7-2- روش انرژي Hearl , Shanahan.. 19

8-2- اصلاح مدل ساختماني پيرس…. 24

فصل سوم. 33

1-3- آزمايشات… 34

فصل چهارم. 46

1-4- مقدمه : 47

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

3-4- تجزيه و تحليل نتايج : 66

4-4- تجزيه و تحليل نتايج : 86

5-4- تجزيه وتحليل داده ها : 140

6-4- طرح پيشنهادي جهت ارائه پروژه 141

تحقیق خواص مكانيكي پارچه