Диссертация (1141565), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Для обработки фотографий испытаний технической ткани с покрытием с цельюпостроения полей перемещений и деформаций было использовано программное обеспечениеGOM Correlate.93Рисунок 2.29. Техническая ткань с покрытиемРисунок 2.28. Общий вид испытательногос нанесенной черной краскойоборудования с фотоаппаратом Nikon D3100На поверхность материала в лабораторных испытаниях при одноосном осевом идвухосном растяжении со сдвигом была нанесена (распылена) черная краска для возможностииспользования оптического метода корреляции цифровых изображений (рисунок 2.29).
Приодноосном внеосевом растяжении данный метод не мог быть применен в связи с закручиваниемобразцов, возникавшем уже в самом начале эксперимента, что объясняется особенностьюструктуры технических тканей с покрытием.На рисунке 2.30 показан пример измерения полей перемещений на поверхности образцав GOM Correlate в проведенных лабораторных испытаниях.94Рисунок 2.30.
Измерение полей перемещений на поверхности образца Polymar 8212 (Mehler)вдоль направления действия усилия в программном комплексе GOM Correlate2.3.3. Виды технических тканей с покрытием в лабораторных испытанияхВлабораторныхиспытанияхиспользоваласьтехническаятканьспокрытиемфранцузской компании Serge Ferrari и немецкой фирмы Mehler. Опытные образцы былиотобраны из одной партии материала, что уменьшает вероятность разброса механическихсвойств у материала. Главное различие заключалось в том, что техническая ткань с покрытием402 Precontraint (Serge Ferrari) была изготовлена с технологией Precontraint (сбалансированное ипостоянное натяжение нитей основы и утка перед нанесением полимерного покрытия натекстильную основу). Известно и исследовано во многих работах, что технические ткани спокрытием, изготовленные с технологией Precontraint, менее деформативны по направлениюнитей утка в отличие от материала без технологии Precontraint. Особый интерес представляетисследование двух разных типов материала при одноосном внеосевом растяжении, потому чтотакое сравнение было показано только в одной работе [209].Отечественные технические ткани с покрытием не рассматривались в диссертационнойработе из-за того, что они практически не применяются в строительных конструкциях, такихкак: ограждающие и несущее покрытие стадионов, воздухоопорные сооружения, тентовые95конструкции, тканевые плотины и др.
Это обстоятельство связано с тем, что они пока уступаютпочти по всем основным характеристикам западным материалам.Технические характеристики исследуемых материалов по данным производителейпредставлены в таблице 2.3.Таблица 2.3. Технические характеристики материалов Polymar 8212 и 402 PrecontraintВес,Толщина,Тип ткацкогоРазрывная нагрузка, Н/ 5 смМатериалг/м2ммпереплетения(основа/уток)Polymar 82126500,5Рогожка 2/22500/2500(Mehler)402 Precontraint4900,4Рогожка 2/22500/2500(Serge Ferrari)2.4.Лабораторные испытания технических тканей с покрытием2.4.1. Одноосное осевое растяжениеПодготовка образцов и методика проведения испытаний была выполнена в соответствиис ГОСТ 30303-95 «Ткани с резиновым или пластмассовым покрытием.
Определение разрывнойнагрузки и удлинения при разрыве» [94] (рисунок 2.31).Рисунок 2.31. Подготовка образцов для испытания при одноосном растяженииВ связи с особенностями данной разрывной машины общий размер образцов составил50х400 мм, рабочий размер – 50х300 мм, что на 100 мм длиннее образцов по ГОСТ 30303-95[94]. По 50 мм с каждой стороны было оставлено для зажима образцов в разрывной машине.Положение материала в испытаниях при одноосном растяжении показано на рисунке 2.32.Испытания технических тканей с покрытием при одноосном осевом растяжении проводилисьдо разрушения образцов с постоянной скоростью 100 мм/мин.96Рисунок 2.32. Положение образца в захватах машины при одноосном осевом испытанииВ соответствии с ГОСТ 30303-95 [94] в продольном и поперечном направлении (вдольнитей основы и утка) было испытано не менее 5 образцов материала.
В ГОСТ 29104.4-91«Ткани технические. Метод определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве» [85]сказано, что при разрыве образца в зажиме или на расстоянии 5 мм и менее от зажима результатиспытания учитывают только в том случае, если его значение больше минимальной предельнойпрочности при растяжении, предусмотренной в технической документации на материал. Впротивном случае подвергают разрыву дополнительные образцы. Примеры «удачных» и«неудачных» разрушений образцов материала приведены на рисунке 2.33.При подготовке образцов из Polymar 8212 (Mehler) в направлении нитей утка, а потом ипри первых испытаниях материала в этом же направлении, было установлено важноеобстоятельство. При нанесении полимерного покрытия на ткань нити утка искривились нанебольшой угол относительно нитей основы и стали не перпендикулярны к ним.
Обычнопредполагается, что угол межу нитями основы и утка составляет 90°. В нашем случае, уматериала Polymar 8212 отклонение от прямого угла составило около 3°.Казалось бы, такая небольшая погрешность в угле между нитями основы и утка должнабыла дать небольшое отклонение в значениях свойств технической ткани с покрытием. Однако,при испытаниях материала Polymar 8212, вырезанного по ГОСТ 30303-95 [94], былообнаружено, что его свойства более характерны внеосевым испытаниям под углом 5° к нитямутка, чем к осевым испытаниям.97Рисунок 2.33. Примеры разрушения технической ткани с покрытием при одноосном осевомрастяженииВ соответствии с обнаруженной особенностью, образцы технической ткани с покрытиемPolymar 8212 в направлении нитей утка вырезались из общего полотна не перпендикулярнонитям основы, как этого требует ГОСТ 30303-95 [94], а по небольшой дуге так, чтобыколичество нитей утка по торцам образца было одинаково.Тем не менее, следует отметить, что технология Precontraint всего лишь минимизируетэффект искривления нитей утка относительно нитей основы, но не убирает его полностью.
Вобразцах технической ткани с покрытием Serge Ferrari, вырезанным согласно ГОСТ 30303-95[94], также наблюдалось небольшое искривление нитей утка (менее 1°), впрочем, это не оказалосильного влияния на результат.2.4.2. Одноосное внеосевое растяжениеПод внеосевым понимается испытание при одноосном растяжении, в которомнаправление приложения нагрузки не совпадает с направлением нитей основы или утка(материальных осей).
Для этого образцы в виде прямоугольных полос или гантелей вырезаютпод определенным углом к направлению нитей основы. Были проведены лабораторные98испытания технических тканей с покрытием при внеосевом растяжении при следующих углах:15°, 30°, 45°, 60°, 75° (0° - направление вдоль нитей основы, 90° - вдоль нитей утка).В нормативных документах не описана методика проведения испытаний при внеосевомрастяжении, поэтому форма образцов была найдена по результатам предварительныхлабораторных испытаний. Было выдвинуто предположение о том, что форма образцов должнабыть в виде прямоугольных полос, как и при испытаниях при осевом растяжении. К тому же, вдиссертационной работе Кудрявцевой В.И.
[28], в которой проводились испытания привнеосевом растяжении технической ткани с покрытием, применялась форма образца в видепрямоугольной полосы с размерами 300х55 мм (испытания проводись только для трех углов –37°, 45°, 62°). Поэтому были вырезаны образцы с рабочими размерами 300х50 мм и испытанысогласно ГОСТ 30303-95 [94] на прочность при растяжении со скоростью 100 мм/мин.Результаты испытаний обоих видов материалов (Polymar 8212 и 402 Precontraint) былинеудовлетворительные. В лабораторных испытаниях было испытано более 30-40 образцовматериала, и каждый разрушался в зажимах (рисунки 2.34 и 2.35).
Данный тип разрушения виспытанииможнообъяснитьбольшимиконцентратораминапряжений,вызваннымистеснёнными деформациями материал в зажимах, вследствие изменения (уменьшения) угламежду нитями основы и утка по направлению приложения действующей нагрузки.Исключением была техническая ткань с покрытием Polymar 8212 при угле испытания 45°,которая разрушалась не в зажиме, а средней части образца.99Рисунок 2.34. Разрушение материала Polymar 8212 при внеосевом растяжении образца вформе полосы100Рисунок 2.35. Разрушение материала 402 Precontraint при внеосевом растяжении образца вформе полосыПри этом предельная прочность материала при растяжении была очень низкая, что несоответствовало реальным разрывным характеристикам материала.
Следует заметить, что всеобразцы в форме полосы при данных размерах имели, как качественное, так и количественноеразличие с истинными значениями разрывной прочности и корректным поведением материалапри одноосных внеосевых испытаниях. Все приведенные выше обстоятельства доказывают, чтоформа образца в виде прямоугольной полосы шириной 50 мм является некорректной дляиспытаний при внеосевом растяжении.Поэтому, была сделана попытка испытания образца в форме гантели со следующимиразмерами - общий размер 50х400 мм, с расстоянием между зажимами 300 мм и размерами вузкой (средней) части образца 40х200 мм (рисунок 2.36).Рисунок 2.36. Образец в форме гантели в первом варианте исполненияОднако и при данной форме образца разрушение происходило всегда в зажимах(рисунок 2.37). Количество образцов, испытанных при данной форме, приблизительноравнялось 30.101Рисунок 2.37.
Разрушения образцов материала в форме гантели в первом варианте исполненияНа рисунке 2.38 представлены графики зависимостей напряжений от деформаций виспытаниях при внеосевом растяжении с образцов в форме гантели в первом вариантеисполнения. По рисунку 2.38 заметно, что предельная прочность материала при растяжениипри внеосевом растяжении в 2-2.5 раза меньше, чем предельная разрывная прочность приосевом растяжении. Также, по рисунку 2.38 видно, что перемещения технической ткани спокрытием доходили до 230 мм (при угле нагрузки 45°), что соответствовало деформациямматериала равным 150%.
Соответственно, форма образца в виде гантели в первом вариантеисполнения с шириной в центральной части 40 мм является некорректной для испытаний привнеосевом растяжении.Рисунок 2.38. Графики зависимостей напряжений от деформаций при одноосном растяженииматериала в форме гантели в первом варианте исполнения102Далее, были испытаны еще несколько различных образцов в форме гантели. Основнымкритерием качества формы образца служил характер разрушения материала. Выделают триосновных вида разрушения технических тканей с покрытием при внеосевом растяжении:разрыв нитей, вытягивание нитей из покрытия и комбинированный [144].Все указанные виды разрушения были получены на образцах в форме гантели с общимиразмерами 50х400 мм, с расстоянием между зажимами 300 мм и размерами в узкой (средней)части образца 20х100 мм (рисунок 2.39).Рисунок 2.39.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
