织物的弯曲性能.pdf
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1、第2 6 卷第3 期 2 0 0 5 年6 月 纺织学报 J o u m a lo fT e x d l eR e s e a r c h V 0 1 2 6 。N o 3 J u n 。2 0 0 5 织物的弯曲性能 石风俊1 ,胡金莲2 ( 1 中原工学院,河南郑州4 5 0 0 0 3 ;2 香港理工大学,香港) 摘要用线性粘弹理论对织物在小弯曲变形情况下的弯曲性能作了分析。假定织物的弯曲行为是粘弹性的,具 有内摩擦约束,内摩擦弯矩与弯曲曲率成正比。织物流变模型由标准线性固体模型和一个摩擦元件并联组成。通 过分析曲率周期性变化时的弯曲行为,建立了弯曲性能与模型参数之间的关系。利用实验所得
2、到的模型参数对表 征织物弯曲性能的指标进行计算,理论计算与实验结果相符。 关键词弯曲刚度;滞后弯矩;线性粘弹性;机织物 中图分类号:髑1 0 1 4文献标识码:A文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 5 ) 0 3 0 0 1 5 0 4 B e n d i n gb e h a 订o ro fw o v e nf a b r i 璐 S H IF e n “u n l ,H UJ i n l i 锄2 ( 1 踟愕弘口,l 抚F t 打腑旷7 b 如加勉炒,船嘞,胁阳厅 4 5 0 0 0 3 ,傩池; 2 Z 7 l e 舶增杨昭P o 纳础n 如踟蛔3 砂,胁,l g
3、 勋,l g ,饥讹) A b s t 咖tn eb e n d i n gb e h a v i o ro fw o v e nf 灿c su n d e rl o wc u r v a t u r ec o n d i t i o 璐w 鹊柚a l y z e d n ef “cw 鹊嬲s u m e dt ob e h a v e v i s c o e l a s t i c a l l ya I l dt ob es l l b j e c t e dt 0 航c t i o n 8 lr e s t r a i n t si nb e n d i n gd e f 0 玎n a l
4、 i o n T h e 伍c t i 蚰a lr e 删n tw a 8c o n s i d e r e dt ob e p m p o n i o n a lt ot l l ec u n r a t u r e Am o d e lh a db e e nc o n s t m e t e db ya s t a n d a r dI i n e a rs 0 I i de k m e n ta I l dap a m e l e df 矗c t i o n a Is I i d i n g e l e m e n t T h ee q u a t i o n so ft h em o
5、 d e lf o rac y c l i cc u a t u r ev a r i a t i o nw e r ed e r i v e d As e to fp a r 啪e t e r so f 血ee q u a t i o n sf o re a c h 胁r i ch a db e e no b t a i n e de x p e r i m e n t a l l y P r e d i c t i o n so ft l l eb e n d i n gr i 西d i t ya I l dh y s t e r e s i sf o rt l I ef 址一c sw e
6、 r ec a l c l l l a t e d8 n d 山e t I l e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n sa g r e ew e Uw i t l l 血ee x p e r i m e n t a lo b s e r v 撕o n s 1 【e yw o r d sb e n d i n gr i 西d i t y ;b e n d i n gh y 8 t e r e s i s ;l i n e a rv i s c o e l a s t i c i t y ;w o V e n 鼬r i c s 织物的弯曲性能对其尺寸稳定性、
7、褶裥耐久性、 折皱回复性及服装成形性等具有很大影响。织物 的弯曲性能与纤维的弯曲性能、纱线和织物的结构 以及后整理等因素有关,它们之间的关系非常复杂。 研究织物弯曲性能所采用的方法分别为解析方 法阻4 | 、数值方法b 6 、流变学的方法n 棚1 等。G h o s h 等人刮曾对织物的弯曲性能进行了综述。 织物发生弯曲变形时,由于纤维的粘弹性和纱 线内纤维的重新分布,所有织物均表现出不同程度 的粘弹性和纤维间内摩擦性。为此,本文利用由标 准线性固体模型和滑块并联组成的模型,对织物弯 曲性能进行了分析和计算。 l 理论 织物的弯曲性能可以用简单的多元件或一般化 的粘弹模型来研究。为简化计算,假
8、设纤维是线性 粘弹性的,其弯曲性能可用标准固体模型来描述。 把织物看成具有内摩擦约束的粘弹性片状材料,那 么,织物的弯曲性能可用一个三元件标准线性固体 模型和一个摩擦元件并联组成的模型来表征,如 图1 表示。模型弯矩为 肘( j ) = t ,( j ) + 而JI j Jx j l 露 ( 1 ) 式中,M ( J j ) 是单位宽度的弯矩( c N c I I l c m ) ;| 是织 物的曲率( c m 。1 ) ;M ,是摩擦约束力偶( c N c “c m ) ; 系数| I I 矗l 是曲率变化的符号。 在织物弯曲过程中,摩擦约束力偶抑制纤维的 自由运动。在早期文章中,多是假设摩
9、擦约束力偶 为一个常数肘。实际上,其大小是随着织物曲率的 变化而变化的。实测发现,弯曲滞后曲线在力矩 轴上的截距小于滞后弯矩2 胎,这是由于在弯曲曲 率小时摩擦约束力偶也较小的缘故。因此,假设摩 擦约束力偶与织物的弯曲曲率成正比,如图2 所示。 若把织物以一定的曲率变化速率p 弯曲,三元 件粘弹单元的弯矩为 M ,( t ) = 口f + 6 ( 1 一e 一“7 )( 2 ) 作者简介:石风俊( 1 9 6 2 一) ,男,教授,博士。主要从事纺织材料方面的研究。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermark
10、R to remove the watermark 【1 6 】 纺织学报2 0 0 5 年第3 期 M f p 卜刀珈 N 圈l 标准线性固体模型和滑块圈2 理想的摩擦弯矩一 并联组成的织物弯曲模型 曲率的关系 式中, 。= 撬P 6 = 南胪叫( 蚴 o2 瓢l D 5D2 面蔺聊5 127 八占1 + E 2 而E 。、易是弹簧的弹性模量;叩是粘壶的粘滞系数。 当织物在曲率_ | 。、一_ | 。之间周期弯曲时,典型 的滞后曲线如图3 所示。 l 弯矩M 4白 一t +- t ,y 蚶 j 今 弯曲曲率女 3 | 图3 织物弯曲的理想化滞后曲线 当织物的曲率变化率正、负交替变化时,弯曲曲
11、 线被分为几个区域。织物的粘弹弯矩可用式( 2 ) 来 计算。根据B o l t z 啪n 叠加原理,织物的粘弹性弯矩 是各阶段曲率变化所产生的弯矩的简单加和,从而 可以计算出图3 中1 、2 、3 、4 各点的粘弹弯矩。如果 织物的弯曲曲率变化率为p ,极限弯曲曲率为后+ , 七= ,。= 后。,I D ,在时间f 。、2 t 。、3z 。、4 f + 时的粘 弹弯矩分别为 。= ( + ) = n + + 6 ( 1 一y ) t = t 。 l 毛: L ( 2 t 。) 一2 J I 毛( f + ) = 一6 ( 1 一) ,) 2 f = 2 f 。 帆= 眠( 3 ) 一2 眠(
12、 2 t + ) = 一口t + 一6 ( 1 2 ) ,2 + y 3 ) = 一M n + 7 M 以 f = 3 f 。 慨= 饩( 4 + ) 一2 眠( 3 f ) + 2 眠( f + ) = 6 ( 1 一y 2 ) ( 1 一y ) 2 f = 4 + 式中,y :e t + 旧:e 一( E l + ) t h 。 如图3 ,织物在曲率| 。、一五。间周期性弯曲,在 1 、2 、3 、4 点的总弯矩分别为 肘l = L 1 + 弘七。= 口t + 6 ( 1 一y ) + p 矗。 t = t 。 鸩= 心= 一6 ( 1 一y ) 2 t = 2 f 。 坞= 帆一肚= 一
13、帆。+ 旭:一肚。 t = 3 t 。 眠= 虬= 6 ( 1 一y 2 ) ( 1 一y ) 2 t = 4 f 4 ) 这里,弘是类似于摩擦因数的常数( c N c m 2 c m ) 。 但是,在式( 4 ) 中只有3 个独立的方程,故还需 建立一个方程。在此,选择描述织物弯曲性能的参 数之一滞后弯矩2 肋来建立方程。如图3 所 示,得出独立于方程( 4 ) 的方程: 2 册+ = 肘+ ( | | 7 ) 一肘一( 而7 ) = 肘。+ ( | | 7 ) 一膨,一( 矗7 ) + 2 M ,( | | 7 ) FI 一F 2 I 一F = 6 ( 2 一e 一刀一2 e 矿+ e 一
14、1 F 一) + 2 岸蠡7 ( 5 a ) J 2 船一= 肘( 一后7 ) 一肘一( 一后7 ) = 肘。( 一| 7 ) 一肘。一( 一矗7 ) + 2 f ,( 一| 7 ) 4 I 一 ,3 I 一,2 I + , = 6 ( 2 一e 一了广+ 2 e 一广+ e 一了r I + 一女+ r 2 e 一。矿一2 e 一矿) + 2 口尼7( 5 b ) 式中,+ 表示织物向前弯曲,一表示织物向后弯曲, 2 船和2 船一分别为曲率等于+ 后和一矗时滞后曲 线的宽度。它们的平均数即为滞后弯矩2 册: 2 册= ( 2 册+ + 2 船一) 2 = 6 口+ 2 础7 ( 6 a ) 4
15、 I 一F3 一F2 I + + I , 9 = 0 5 ( 4 一e 一F 一+ 2 e 一广+ e 一r 一一 I 。一F2 一FI + + I , 2 e 一矿+ e 一广一2 e 一矿一 I 一IF 2 e 一_ 一e 一刀) + 2 芦而7( 6 b ) 由方程组( 4 ) 中的膨。、肘:、犯和方程( 6 ) 组成联立 方程组,解之可得 。一丝! 丝 肘2 个一生一 一山( 半) 口= 参肘。+ 参万岛一即 ,蛾 6 。一砑五F 可 ( 7 ) 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to r
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