Деформация растяжения материала в одежде

Деформация ткани

Большое влияние на характер распределения и величину деформации растяжения материала в одежде оказывают конструктивные особенности одежды, расположение швов в ней, вид материала и его свойства, условия окружающей среды и другие факторы.

Текстиль.

Растяжение материала в одежде при се эксплуатации можно определить несколькими методами: непосредственным измерением, методом «нитки» и тензомстрироваипем.
При использовании метода непосредственного измерения предварительно на участке одежды в направлении нитей основы, утка или под углом к ним отмечают две точки. Далее, измеряя расстояние между этими точками до начала движения (человек находится в исходном положении) и в момент выполнения движения (на некоторое время движение должно быть задержано), определяют величину растяжения материала на данном участке. Этим методом можно определять растяжение материала только на отдельных, открытых, участках одежды при однократных движениях. Точность результатов измерения невысокая.
При использовании метода «нитки» на участке одежды в выбранном направлении отмечают две точки и между ними прокладывают отрезок хлопчатобумажной нитки в б сложений. Один конец нитки закрепляют в первой точке, а другой ее конец во второй точке протягивают в виде одного стежка через материал и оставляют свободным.
В исходном положении на нитке при входе ее в материал во второй точке делают отметку. В результате растяжения материала па данном участке и изменения расстояния между двумя заданными точками происходит перетягивание нитки за счет ее свободного конца. После выполнения одного движения на свободном конце нитки делают вторую отметку. Расстояние между двумя отметками на нитке и характеризует растяжение материала на данном участке в заданном направлении.
С помощью нитки можно измерять растяжение материала на различных участках одежды и при самых различных движениях. Точность измерения значительно выше, чем при непосредственном измерении.

Механические свойства тканей

Деформация растяжения ткани и одежды

Изучение деформации растяжения материала одежды при ее носке, установление направления и величин наибольшего растяжения представляет большой интерес. Результаты этих исследований могут быть использованы при конструировании деталей одежды, разработке технологии ее изготовления, создании объективных методов оценки качества материалов и одежды, а также при проектировании новых материалов для одежды.

Установлено, что в белье из бязи и сатина в направлении нитей основы растяжение ткани больше, чем по утку. Наибольшее удлинение ткани происходит в рукавах в области локтя и не превышает 5%. На спинке мужского пиджака и кителя в области средней и нижней части шва проймы ткань испытывает наибольшие нагрузки, достигающие на отдельных участках 1600 Г на полоску ткани шириной 10 мм.

Распределение и величины деформации растяжения ткани в изделиях гимнастерки зависят от характера движений человека. Наибольшее растяжение ткань испытывает на тех участках одежды, на которых при движениях человека происходит наиболее резкое увеличение размеров его тела. Установлено, что при выполнении наиболее резких движений на спинке и в рукавах указанных изделий, в зонах, прилегающих к среднему и нижнему участкам проймы, ткань испытывает наибольшее растяжение. Причем в диагональных направлениях (под углом 22,5°; 67,5° и особенно 45° к нитям основы) растяжение ткани значительно больше, чем по основе или утку, и составляет в основном 10—15%.

На отдельных участках одежды растяжение достигает 20—22%, что соответствует 35—40% разрывного удлинения. По основе ткань растягивается на 3—5%, а по утку —на 6—9%, причем наибольшее удлинение по утку составляет около 50% от разрывного, а по основе — не более 20% от разрывного. На участках одежды, расположенных на уровне плечевого пояса или на участках линии талии, т. е. выше или ниже линии груди, растяжение ткани значительно меньше, чем в области средней и нижней части проймы.

Рис. 11-29. Схема расположения точек измерения на участках проймы: а — гимнастерки; б — оболочки

Величина и распределение деформации растяжения ткани по участкам одежды зависит также от соответствия размера одежды размерам тела человека, его физического развития. При этом с увеличением размеров тела человека изменяется не только удлинение, но и характер распределения деформации по участкам одежды.

Значительный интерес представляют результаты, полученные при измерении деформации ткани, возникающей на участках гимнастерки и оболочки одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. На рис. 11-29 показано расположение участков деталей одежды, на которых измеряли деформацию.

Для хлопчатобумажной диагонали, из которой изготовлены гимнастерка и оболочка, коэффициент поперечного сокращения при растяжении стандартных полосок, вырезанных по основе, утку и в диагональных направлениях под углом 22,5; 45 и 67,5° к основе, изменяется от —0,92 до —1,30. Очевидно, что уменьшение абсолютного значения коэффициента поперечного сокращения свидетельствует о том, что ткань на данном участке в направлении, перпендикулярном основному растяжению, испытывает сдерживающее усилие. В случае растяжения ткани одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях значение коэффициента будет положительным.

На большинстве участков гимнастерки (одежда свободной формы) значение коэффициента поперечного сокращения соответствует значениям, полученным при растяжении стандартных полосок из этой ткани. В оболочке (одежда плотного облегания) на многих участках абсолютное значение коэффициента поперечного сокращения ткани меньше значений, полученных при испытании стандартных полосок, т. е. на этих участках в направлениях, перпендикулярных основному растяжению, ткань испытывает сдерживающее усилие. На отдельных участках оболочки этот коэффициент имеет положительное значение, свидетельствующее о том, что ткань растягивается одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Кроме того, большое влияние на характер распределения и величины деформации растяжения материала в одежде, очевидно, оказывают конструктивные особенности одежды, расположение швов, вид материала и его свойства, условия окружающей среды и другие факторы. Необходимы дальнейшие систематические исследования и накапливание экспериментальных данных, которые позволят ответить на эти вопросы, выявить характер зависимости деформации материала одежды от влияния различных факторов. Результаты этих исследований будут способствовать созданию удобной и прочной в носке одежды, разработке объективных методов оценки ее качества. Растяжение материала в одежде при ее носке можно определить несколькими методами: непосредственным измерением, методом «нитки» или тензометрированием.

При использовании метода непосредственного измерения величины растяжения материала предварительно на участке одежды в заданном направлении отмечаются две точки. Далее, измеряя расстояние между этими точками до начала движения (человек находится в исходном положении) и в момент выполнения движения (на некоторое время движение должно быть задержано), определяют величину растяжения материала на данном участке. Этим методом возможно измерять растяжение материала только на отдельных открытых участках одежды при однократных движениях. Кроме того, точность результатов измерения невысокая.

По методу «нитки» на участке одежды в выбранном направлении отмечают две точки и между ними прокладывают отрезок хлопчатобумажной нитки в 6 сложений. Один конец нитки закрепляют в первой выбранной точке, а другой ее конец во второй точке протягивают в виде одного стежка через материал и оставляют свободным.

Рис. 11-30. Схема тензометра на иглах.

В исходном положении на нитке при входе ее в материал во второй точке делают отметку. При растяжении материала на данном участке и изменении расстояния между двумя заданными точками происходит перетягивание нитки за счет ее свободного конца. После выполнения одного движения на нитке в той же точке делают вторую отметку. Расстояние между двумя отметками на нитке и характеризует растяжение материала на данном участке в заданном направлении.

С помощью нитки можно измерять растяжение материала на различных участках одежды и при самых различных движениях. Точность измерения значительно выше, чем при непосредственном измерении. Тензометрирование является наиболее совершенным и точным методом измерения деформации растяжения материала в одежде. Тензометрический метод предусматривает использование тензодатчиков в виде скоб 1 (рис. II-30), изготовленных из фосфористой бронзы толщиной 0,1—0,15 мм, с наклеенными на верхнюю полку проволочными датчиками 2 сопротивления. Скоба на материале закрепляется с помощью игл 3. Применение тензодатчиков в виде скоб позволяет измерять деформацию растяжения и сокращения материала 4 на самых различных участках одежды при многократных движениях и с записью этой деформации на пленку осциллографа.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Рассмотренные ранее полуцикловые разрывные характеристики (разрывная нагрузка, разрывное удлинение и др.) позволяют оценить предельные механические возможности материала, его работоспособность. Однако эти характеристики не раскрывают всех особенностей механических свойств текстильных материалов, проявляющихся при выполнении различных технологических операций, связанных с изготовлением одежды и особенно в условиях носки швейных изделий.

При изготовлении одежды, в частности при настилании материалов для раскроя, выполнении швов, при глажении или прессовании, создании складок и при других операциях, материал, подвергаясь действию, как правило, небольших по величине нагрузок, деформируется, изменяет размеры, форму. В зависимости от способности материала сопротивляться этим воздействиям устанавливаются режимы технологической обработки.

При носке одежды материалы в редких случаях подвергаются однократному воздействию непрерывно возрастающей и доходящей до разрушающей нагрузки. Обычно при носке одежды материал испытывает разные по характеру деформации: растяжение, сжатие, изгиб, кручение, вызванные усилиями, величина которых значительно меньше разрывной. Ткани в одежде при ее носке испытывают усилия растяжения, величина которых составляет в основном 1—3 кГ на ширину полоски 5 см и только на отдельных участках одежды достигает 8—9 кГ. При носке трикотажных изделий напряжение от растяжения в трикотаже не превышает 0,1 кГ/мм2.

Небольшие по величине эти нагрузки, чередуясь с разгрузкой и отдыхом, расшатывают структуру материала и приводят к ослаблению. Таким образом, представляет большой теоретический и практический интерес изучение характеристик механических свойств текстильных материалов, получаемых при испытаниях по циклу: нагрузка — разгрузка — отдых. При одноцикловых испытаниях характер проявления деформации растяжения зависит от волокнистого состава материала, условий окружающей среды, величины действующей нагрузки и в значительной степени определяется особенностями строения текстильных материалов.

Если к образцу текстильного материала приложить нагрузку меньше, чем разрывная, то материал начинает деформироваться (растягиваться). При этом, как правило, в начальный период приложения нагрузки происходит значительная деформация. С течением времени деформация постепенно затухает и по достижении определенной величины, соответствующей заданной нагрузке, деформация прекращается — устанавливается равновесное состояние. После освобождения материала от действия нагрузки нарушается установившееся в нем равновесное состояние и наблюдается процесс обратной деформации и установления вновь равновесного состояния. В случае деформирования образца текстильного материала на определенную величину наблюдается аналогичная картина.

В первый момент в образце возникает значительное внутреннее напряжение, которое с течением времени постепенно спадает. При достижении определенного значения напряжения, соответствующего заданной деформации, падение напряжения прекращается — устанавливается равновесное состояние. Процессы, протекающие во времени и приводящие к установлению равновесного состояния, называют релаксационными. Релаксационные явления в текстильных материалах наблюдаются при всех типах испытания (растяжении, изгибе, сжатии) механических свойств материалов и являются их характерной отличительной особенностью. Эти явления в текстильных материалах оказывают большое влияние на их поведение как в процессах изготовления швейных изделий, так и при эксплуатации.

Полная деформация текстильных материалов обычно слагается из трех компонентов: упругой, эластической и пластической деформации. Релаксационный характер деформации объясняется наличием эластической деформации. Упругая и эластическая деформация являются обратимыми, пластическая — необратимая часть полной деформации. Соотношение составных частей полной деформации материала имеет большое значение для характеристик его механических свойств.

Чем больше доля упругой и эластической частей в полной деформации материала, тем лучше изделие из этого материала сохраняет размеры и форму. Преобладание пластической (остаточной) части полной деформации материала приводит к быстрому изменению размеров и формы швейного изделия в процессе его носки. Ткани, трикотаж, нетканые материалы имеют сложную структуру, которая значительно усложняет изучение их свойств и, в частности, изучение механизма деформации при растяжении.

Как известно, волокна, составляющие нить (пряжу), имеют сложное строение. Поведение их при деформировании определяется главным образом тонкой (микро) структурой и зависит от целого ряда факторов (времени, температуры и др.). Нить (пряжа) в свою очередь отличается сложным строением, которое также в значительной степени влияет на их способность деформироваться. И, наконец, особенности строения самого материала (ткани, трикотажа, нетканого материала) также оказывают существенное влияние на проявление ими механических свойств.

Сетчатое строение тканей, петельное строение трикотажа и волокнистое нетканых материалов обуславливает образование многочисленных связей. Все связи, действующие в материале, принято разделять на две группы: внешние, определяемые особенностями строения материала, и внутренние, обусловленные особенностями строения пряжи (нитей) и волокон.

При переплетении нитей в ткани между ними возникают силы трения и сцепления. В точках контакта уточных и основных нитей эти силы значительно возрастают. Кроме того, структура ткани представляет собой пространственную решетку, форма и размеры которой в значительной степени определяют способность ткани деформироваться. В зависимости от вида переплетения и фазы строения изменяется изгиб и взаимное расположение нитей основы и утка, углы обхвата. Все эти внешние связи, определяемые особенностями строения ткани, оказывают существенное влияние на проявление сил трения и сцепления между нитями и, в конечном счете, на деформационную способность ткани.

Наряду с внешними связями в ткани образуются внутренние связи, определяемые силами трения и сцепления между волокнами в пряже (нитях), межмолекулярными связями в волокнах. Деформация ткани, вызванная приложением нагрузки, сопровождается изменением структуры ткани. При этом, очевидно, ранее установившиеся связи изменяются, появляются новые. При действии нагрузки, особенно в начальный период, деформационная способность ткани характеризуется степенью развития внешних связей и определяется, главным образом теми изменениями, которые происходят в ее грубой структуре. С развитием деформации вступают в действие внутренние связи.

В трикотаже внешние связи определяются силами трения и сцепления, возникающими между нитями петель. Благодаря петельному строению трикотажа его внешние связи несколько слабее и подвижнее, чем в ткани. Для изменения этих связей требуется, очевидно, приложить меньшее усилие. Внутренние связи в трикотаже так же, как и в тканях, обусловлены силами трения и сцепления между волокнами, составляющими нить, и силами межмолекулярных связей в волокнах. При приложении усилия к трикотажу происходит изменение его структуры, изменяются форма и размеры петель, отдельные участки нити в петлях распрямляются, другие изгибаются.

Удлинение трикотажа, особенно в первый период растяжения, происходит главным образом из-за изменений в его грубой петельной структуре. Только лишь при значительном удлинении при нагрузках, близких к разрывным, начинается удлинение нитей. Таким образом, и в трикотаже деформация в начальный период обусловлена изменениями в макроструктуре.

Нетканые материалы существенно отличаются по своему строению от тканей и трикотажа. Волокнистое строение нетканых материалов в значительной степени определяет образование связей, влияет на их механические свойства. Для прошивных материалов внешние связи определяются главным образом силами трения и сцепления волокон, образующих материал. Эти силы в свою очередь зависят от расположения волокон в материале (ориентированное или неориентированное), вида волокон, способа прошивки и т. п.

Для клеевых нетканых материалов внешние связи, кроме того, в значительной степени дополняются склеиванием отдельных волокон связующим веществом. В зависимости от количества связующего вещества, сила склеивания волокна может быть очень значительной и оказывать преобладающее влияние на механические свойства материала, на его деформационную способность.

Механические свойства нетканых клеевых материалов имеют много общего со свойствами полимеров. Это общее заключается в гибкости и вытянутой форме волоконец, что в какой-то степени соответствует особенностям строения молекулярных цепей, а также и в том, что отдельные волоконца в определенных местах склеены между собой связующим веществом подобно тому, как молекулы в полимерах соединены в одно целое вследствие существования между ними ван-дер-ваальсовых взаимодействий, водородных мостиков или химических связей.

В связи со специфической структурой тканей и трикотажа, они по своему строению больше отличаются от полимеров, чем нетканые материалы. Таким образом, ткани, трикотаж, нетканые материалы отличаются сложным строением, которое в значительной степени влияет на их деформационную способность и проявление упругой, эластической и пластической деформации.

Упругая деформация (мгновенно проявляющаяся) — часть полной деформации текстильных материалов — объясняется проявлением энергии, вызванной упругим (обратимым) изменением связей. Вследствие незначительного изменения напряжения связей, находившихся до этого в равновесии, происходит образование упругой деформации, которая распространяется в материале с огромной скоростью. При этом в первый период действия нагрузки упругая деформация, очевидно, является следствием незначительного изменения внешних связей и некоторой части внутренних связей, определяемых силами трения и сцепления между волокнами. С течением времени действия нагрузки происходит существенное изменение связей.

Вновь образовавшиеся связи в первый момент своего проявления вследствие незначительного изменения напряжения пополняют упругую часть. Таким образом, по мере роста полной деформации материала происходит непрерывный процесс изменения в связях. При этом, очевидно, все связи в первый момент своего проявления выступают как упругие. С ростом полного удлинения материала вступают в работу внутренние связи — межволоконные и межмолекулярные в волокнах.

Эластическая деформация — изменяющаяся во времени часть полной деформации. Возникновение этой части обратимой деформации объясняется тем, что связи, проявившиеся в первый момент в образовании упругой деформации со временем действия статической нагрузки продолжают накапливать энергию. Этот процесс, протекающий во времени, приводит к образованию эластической деформации. Участие связей в образовании эластической деформации продолжается до тех пор, пока энергия, накопившаяся в связях, не достигает определенного значения, превышающего предельную силу данной связи и не происходит нарушение этой связи. Нарушение ранее действовавших связей, очевидно, приводит к образованию новых связей, которые в первый момент проявления пополняют упругую деформацию, затем участвуют в образовании эластической, т. е. при релаксации деформации материала происходит непрерывное качественное изменение связей, участвующих в образовании упругой, а затем эластической деформации. Эластическая деформация в текстильных материалах в связи с особенностями их строения проявляется в течение длительного времени.

Пластическая деформация — часть полной деформации в материале, образуется вследствие необратимого изменения (нарушения) внешних и внутренних связей. Под действием нагрузки в результате накапливания внутренней энергии связей происходит их нарушение, сопровождающееся перегруппировкой элементов структуры материала. При этом, очевидно, в первую очередь эти нарушения происходят по линии менее устойчивых и слабых внешних связей за счет необратимого сближения нитей и перемещения их в точках контакта, увеличения изгиба одних и распрямления других нитей, либо изгиба всех нитей. Таким образом, накапливание пластической деформации в начальный период деформирования происходит прежде всего в результате смещения нитей и волокон и изменения структуры материала. По мере роста полной деформации наряду со смещением элементов структуры материала происходит необратимое смещение макромолекул и их блоков в волокнах. Рассмотренные выше особенности деформации материала при действии на негo нагрузки, выражающиеся в проявлении трех составных частей полной деформации, имеют место и при отдыхе после разгрузки материала.

После освобождения материала от действия нагрузки происходит обратный релаксационный процесс. Однако участвующие в этом связи, естественно, качественно отличаются от тех связей, которые принимают участие в образовании упругой и эластической деформации на первом этапе развития деформации под действием нагрузки. Причем эластическая деформация при обратном релаксационном процессе также проявляется длительное время. Исследованием тканей при их растяжении нагрузками, которые меньше разрывной, и изучением релаксационных явлений начали заниматься в начале XX века русские ученые. Однако эти работы в то время не получили широкого развития.