Диссертация (1141565), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Квадратный образец размерами 400х400 мм для испытания при двухосномрастяжении (рисунок взят из статьи [121])Однако различные виды образцов материала в испытаниях могут давать различныерезультаты. Следует всегда уточнять, какой вид образца был использован в исследование. Втаблице 2.2 приведены достоинства и недостатки различных форм образцов в испытании придвухосном растяжении.Таблица 2.2. Достоинства и недостатки различных форм образцов в испытании при двухосномрастяженииДостоинстваНедостаткиПримечание- позволяет получитьоднородные и- необходимонеоднородныеприменятьнапряженноспециальные мерыКрестообдеформированныеборьбы с краевым- краевой эффект в углахразныйсостояния при любыхэффектом: делатькрестаобразецстепенях двухосностирадиусы закругления в- свободная доступностьуглах материала и/илидля измерения удлиненийразрезать на полоскии изменения толщиныстороны крестаматериала- сложность измеренияудлинений в направлениинитей основы и утка- неоднородностьПлоскийнапряженнодискдеформированногосостояния- влияние краевогоэффекта в районезажимов63ДостоинстваНедостаткиПримечание- невозможностьШирокаяполучения напряженнопрямоугодеформированныхльнаясостояний близких илиполосаравных симметричному- сравнительно большой- можно получитьрасход материалов иЦилиндрипрактически все видытрудозатрат наческийрастяжения: от одноосногоизготовлениеобразецдо симметричного- большая трудоемкостьдвухосногоиспытанийцилиндрических образцовВ книге [129] собраны результаты пятилетних научных исследований, касающихсяиспытаний технических тканей с покрытием.
Представлена информация по текущей практикепроектирования, стандартам испытаний, программному обеспечению, производству ивозведению мембранных сооружений. Акцент в работе сделан на испытания техническихтканей с покрытием при двухосном растяжении. Описаны технические проблемы, связанные спроведением испытаний, проанализировано современное оборудование для лабораторныхисследований технических тканей с покрытием. Совместно с несколькими европейскимилабораториями разработано руководство, в котором освещены наиболее важные особенности,касающиеся проведения лабораторных испытаний.В работе [149] сделан вывод о том, что максимальное значение приложенной нагрузки, атакже соотношение усилий в направлении нитей основы и утка в испытаниях при двухосномрастяжении, существенно влияют на определение основных характеристик материала, такихкак – модуль упругости и коэффициент Пуассона, которые определяют с помощьюлабораторных испытаний.Следовательно, для более полного изучения работы технической ткани с покрытием поднагрузкой и создания математических моделей поведения материала под нагрузкой,необходимо проводить комплексные исследования технической тканиспокрытием,включающие различные серии испытаний с разными исходными параметрами нагрузок.2.1.3.
Испытания технических тканей с покрытием на раздирающую нагрузкуИспытания технических тканей с покрытием на раздирающую нагрузку проводят всоответствии с ГОСТ 30304-95 «Ткани с резиновым или пластмассовым покрытием.64Определение сопротивления раздиру» [95]. Данный ГОСТ описывает два метода дляпроведения испытаний:- метод с двумя разрезами («метод язычка»);- метод с одним разрезом («метод брюк или лапки»).В течение данного исследования машина для испытания поддерживает постояннуюскорость (100 мм/мин или 300 мм/мин) с автоматической записью силы. Обычно используютсябезынерционные типы динамометров.
Подготовка образцов для испытания зависит отиспользуемого метода, длина материала принимается 225 мм, ширина 75 мм. Длинапродольного разреза – 100 мм.«Показатели раздирающей нагрузки, определенной этими методами, отличаютсяпрактически вдвое. В России чаще используют второй метод, в других странах, например, вВеликобритании отдают предпочтение первому. При сравнении показателей раздирающейнагрузки тканей с покрытиями всегда следует уточнять, какие использовались образцы» [65].«Как видно из рисунка 2.5, существует несколько различных методов испытанияобразцов тканей на раздир: в Англии применяют метод «язычка» (рисунок 2.5 а), в Австрии,Бельгии, Нидерландах, Италии, Финляндии и Скандинавских странах — метод «лапки»(рисунок 2.5 б), во Франции и Швейцарии - «маятниковый» метод (рисунок 2.5 в) в ФРГ —метод «лапки», а также метод «трапеции» (рисунок 2.5 г).
Методы «лапки», «язычка» и«маятниковый»основанынаодноми томжепринципе:усилияприкладываютсяперпендикулярно к нитям ткани, прочность которых определяется; различие состоит лишь втом, что в методе «язычка» раздир ткани производится по двум симметрично расположеннымлиниям, а в «маятниковом» методе — при большой скорости перемещения захвата. В отличиеот этих методов при испытании по методу «трапеции» нити, прочность которых оценивается,располагаются параллельно направлению раздирающего усилия» [18].65Рисунок 2.5. Различные методы испытаний для определения прочности технических тканей спокрытием на раздирающую нагрузку (рисунок взят из книги [18])Американские стандарты ASTM D 2261 [225] и ASTM D 5587-05 [226] регламентируютданный вид испытания с помощью метода «лапки» и метода «трапеции» соответственно.Основные размеры и форма образца представлены на рисунке 2.6.
Скорость в испытании спомощью метода «лапки» задается равной 50 мм/мин, а в методе «трапеция» - 300 мм/мин.Однако, как сказано в ASTM D 2261[225], по договоренности между исполнителем изаказчиком скорость при испытании в методе «лапка» можно быть принята равной 300 мм/мин.а)б)Рисунок 2.6. Образцы для испытания материала на раздирающую нагрузку в американскихстандартах ASTM D 2261 [262] и ASTM D 5587-05 [226]: а) метод «лапки», б) метод«трапеции»66Европейские стандарты, описывающие данный вид исследования, представленыследующими документами - [233, 234, 245].Почти нет отличий между отечественными и зарубежными стандартами при испытанииматериала при раздирающей нагрузке с помощью одинакового метода.
Поэтому и результатыиспытаний будут близкими. Однако, следует заметить, что разрушения технических тканей спокрытием в реальных условиях при раздирающей нагрузке будет происходить схоже сразрушением материала в испытании методом «трапеция».Раздирающая нагрузка будетдействовать в плоскости материала, а не перпендикулярно ей, как это реализовывается вметодах «язычка и «лапки». Поэтому, количественная и качественная оценка стойкостиматериала к этому виду разрушения будет корректнее выполнена с помощью метода«трапеция».Изучение поведения материала при раздирающей нагрузке были выполнены во многихработах. Например, в статье [180] исследовано влияния покрытия и типа ткацкого переплетенияна прочность материала при раздире. Рассматривалось несколько типов переплетения:полотняное, саржевое и рогожка 2х2. Выявлено, что самая высокая прочность у переплетениярогожка 2х2, самая низкая - у полотняного. В испытаниях материала без покрытия прочность нараздир у полотняного переплетения упало всего на 25%, у саржевого на 60% и у рогожки 2х2 на70%.
Таким образом, было замечено, что у переплетения рогожка 2х2 самая большаязависимость прочности материала на раздир от покрытия. Замечено, что у саржевогопереплетения прочность на раздир в направлении нитей утка меньше, чем в направлении нитейосновы. Это объясняется тем обстоятельством, что нити в направлении основы более тщательносцеплены с покрытием, нежели нити утка, в связи с технологическими особенностямипроизводства технических тканей с покрытием.2.1.4. Влияние циклических нагрузок на работу материала под нагрузкойВоздействию циклических нагрузок подвержены практически все строительныеконструкции из технических тканей с покрытием.
Самый характерный пример циклическойнагрузки – ветровое воздействие. Вследствие особенности структуры и свойств материала подвоздействием циклических нагрузок происходит незначительное изменение поведениятехнических тканей с покрытием, работающих в составе строительных конструкций.Отечественные и западные нормативные стандарты, регламентирующие проведениеиспытаний для технических тканей с покрытием при циклических нагрузках, отсутствуют.67Косвенное упоминание о циклических нагрузках содержится в нормативном стандарте ЯпонииMSAJ/M-02:1995 [222].
Согласно данному стандарту при испытании материала при двухосномрастяжении выполняется несколько циклов загружения материала согласно рисунку 2.7. Ксожалению, это единственное упоминание в нормативных документах на сегодняшний моментпро циклические воздействия на техническую ткань с покрытием.Рисунок 2.7. Пример протокола испытания технической ткани с покрытием при двухосномрастяжении по японскому стандарту MSAJ/M-02:1995 [222]В статье [209] путем серии лабораторных испытаний исследованы механическиехарактеристики технической ткани с покрытием, изготовленной с технологией Precontraint,фирмы Serge Ferrari.
Были проведены испытания при внеосевом растяжении, при одноосном идвухосном растяжении с циклическим нагружением, а также было изучено влияниетемпературы на материал. Различия между свойствами в направлении нитей основы и утка небыли обнаружены из-за специальной технологии изготовления технической ткани с покрытием.Установлено, что под воздействием циклических нагрузок остаточные деформации послепервого цикла загружения наибольшие. С ростом количества циклов нагружения приращениеостаточных деформаций уменьшается, т.е. происходит своеобразное упрочнение материала.В работе [121] также исследовано влияние циклических нагрузок на материал.
В статьевыполнены одноосные и двухосные испытания (только с соотношением нагрузок по основе иутку 1:1) при растяжении с циклическими нагрузками. Было рассмотрено семь вариантовприложения циклического воздействия, которое прикладывалось при разных напряжениях вматериале (от 10 МПа…до 75МПа) (рисунок 2.8). Для каждого варианта приведена зависимостьнапряжений от деформаций, которая наглядно демонстрирует влияние циклических нагрузок наизменениеповеденияматериалаподнагрузкой.
Следовательно,даннаяособенность68технических тканей с покрытием должна быть учтена при проектировании конструкций изэтого материала.а)б)Рисунок 2.8. Испытания технических тканей с покрытием по направлению нитей основы сциклическими нагрузками: а) при одноосном осевом растяжении б) при двухосном осевомрастяжении (рисунок взят из работы [121])Выше представлено влияние циклических нагрузок на основные механическиехарактеристики технических тканей с покрытием. В реальных конструкциях и сооружениях,например, под воздействием ветровых нагрузок, через некоторое время вследствиециклических нагрузок происходит изменение работы материала под нагрузкой, что необходимоучитывать при проектировании конструкций из технических тканей с покрытием и при оценкедлительной прочности материала. Возникла серьезная необходимость в создании нормативныхдокументов, регламентирующих данный вид исследования.2.1.5.
Влияние температуры на поведение технических тканей с покрытием поднагрузкойНизкие (-30°С и ниже) или высокие (+70°С и выше) значения температуры окружающейсреды оказывают существенное влияние на поведение материала под нагрузкой и значениепредельной прочности технических тканей с покрытием при растяжении. Однако, влияниемтемпературы в практике проектирования строительных конструкции из технических тканей спокрытием обычно пренебрегают. Это связано с тем обстоятельством, что, как правило,строительные конструкции из технических тканей с покрытием эксплуатируются в условиях сосредней годовой амплитудой температур окружающей среды до 40-50°С.В работе [123] исследовано влияние температуры на механические свойства техническойткани с покрытием в испытаниях при одноосном растяжении.
Использовалось восемь69температурных значений в диапазоне от –30°С до +70°С, при которых проводилисьисследования. Испытания проводились до разрушения образца. На рисунке 2.9 показанлабораторный стенд для испытания технической ткани с покрытием при одноосном растяжениис различной температурой.а)б)Рисунок 2.9. Лабораторный стенд для испытания технической ткани с покрытием приодноосном растяжении c различной температурой: а) до испытаний б) во время испытания(рисунки взяты из статьи [123])Выявлено, что при повышении температуры предел прочности материала прирастяжении уменьшается, а при низких температурах – повышается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
