Введение к работе
Актуальность темь;
В современных условиях экономического развития предприятиям легкой промышленности необходимо совершенствовать качество выпускаемой продукции. Основную часть этой продукции изготавливают из материалов, обладающих вязкоупругими свойствами, которые определяют качественные и эксплуатационные показатели.
В настоящее время в материаловедении инструментальной оценки вяжой составляющей материалов, не применяется По этой причине количественной оценки сочетания упругости и пластичное ги в материалах и изделиях, их оптимизации в процессе конструирования и производства не производится. Вязкие свойства играют важную роль при выборе оптимальной скорости силового воздействия без разрушения материала при формировании заготовок изделий. От этого показателя зависит способность материала к формообразованию и формоустойчивосчи. Констрикторам и технологам необходимо владеть информацией о том, как изменяются деформационные свойства материалов в процессе эксплуатации под воздействием влаги, теплового поля, условий технологической обработки и других видов физических воздействий. Измерение пластичности материалов ГОСТом не предусмотрено.
Стандартные методы оценки величины жесткости трудоемки, приводят к разрушению ценного материала и являются условными. Определение деформационных показателей осуществляется выборочно и присваивается всей партии материала.
Перед наукой и современным производством существует проблема развития и совершенствования теоретических основ и создания более информативных неразрушающих методов контроля упругой и вязкой составляющих материалов легкой промышленности.
Цель диссертаци
онной работы заключается в разработке теоретических
основ определения зязкой и упругой составляющих полимерных материалов в динамическом резонансном режиме, имитирующим реальные условия эксплуатации и разработки неразрушающих меюдов контроля вязко упругости различных конструкционных материалов легкой промышленности.
Для достижеі
ия поставленной цели, решались следующие задачи:
- проведен анализ литературных данных по определению деформационных
показателей полимерных материалов в статическом и динамическом режи
мах.
разработка новь х и усовершенствование существующих методов оценки деформационных показателей при сжатии и изгибе материалов легкой промышленности,
изучение дефориационных свойств вязкоупругих материалов в квазистатическом и динамическом резонансном режимах.
разработка новой формулы и методики для описания статического сжатия кож до значении условно предельных деформаций и двух способов реализации этой формулы,
разработка новей методологии определения упругой и вязкой составляющих полимерных материалов;
разработка и внедрение устройств и приборов для определения деформационных показателей материалов и изделий легкой промышленности в производство и учебный процесс вузов.
Объекты и м угоды исследования.
Исследования г роводились на образцах обувных материалов выработанных на МПКО. Для контрольных испытаний использовались образцы, вырезанные в чепрачнои части целых кож, которые предварительно выдерживались до постоянной массы при стандартных условиях температуры (20 ± 3) С и влажности воздуха (65±5)%. При измерении деформации в статическом и динамическом режимах на сжатие, каждое измерение проводилось семь раз в переделах плошал г! 3-4 см2.
При изучении деформационных свойств материалов на изгиб, использовались образцы размером 20x30 мм. Кроме этого, в качестве исследуемых объектов использовались образцы меха, конструкции обуви, вспененные полимерные материалы для нэгоговления стелек ортопедической обуви, ткани из льна, резина и полимерно-пленочные материалы За определяемую величину принималось среднее значение полученных величин из 6-7 измерений. Повторные измерения показателей отличались между собой не боле чем на 5%.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- разработано новое фундаментальное научно обоснованное направление по
определению деформационных показателей материалов легкой промышлен
ности,
Теоретически выведена формула для описания деформации сжатия кож в статическом режиме до значений условно-предельной деформации С Разработан неразрутающий метод определения модуля жесткости Et кож при их статическом сжатии.
разработана и обоснована оригинальная конструкция вибродатчика с магнитным подвесом подвижного элемента для определения динамической резонансной жесткости вязкоупругих материалов без их разрушения.
разработаны теоретические основы нового метода определения динамического модуля сжатия Ег и модуля статического сжатия Ес;
определен упруго-обратимый характер деформации при динамическом резонансном сжатии материалов и установлено соответствие между углами динамической жесткости Ч*г кож с соответствующими величинами динамических резонансных модулей Ег жесткости;
разработан метод определения модулей жесткости Es статического изгиба консольно закрепленных образцов кож;
разработан метод определения динамического модуля Ек жесткости кон-сольно закрепленных образцов кож в резонансном режиме;
установлена лями Ек динамической
разработан мето і цов кож свернутых
проведен свернутых в виде с условными пока! 12М,
на основе мерные материалы ме. представляют с составляющие,
разработаны материалов при ра режиме;
разработан физі пределенной массь совместно с свойств материалові; нию свойств технологической
разработаны ных резонансных позволяющих С В] ное значение вязкдг на молекулярном у скич потерь tg6 время релаксации ли;
зависимость і
между модулями Еч статического изгиба и моду-жесткости консольно закрепленных образцов кож; определения модулей Е0 резонансной жесткости образ-в виде кольца;
сопоставите.
льный анализ величин жесткости D0 образцов кож
кэльца, полученных в динамическом резонансном режиме,
ателями жесткости D измеренными на приборе ПЖУ -
проверенных исследований выявлено, что кожи и другие поли-при различных видах деформации в динамическом режи-обой резонансные системы, имеющие упругую и вязкую
теоретические основы определения деформационных свойств личных видах деформации в динамическом резонансном
ічески обоснованный метод определения величины рас-
колеблющейся части исследуемого материала, который
теоретическими основами определения деформационных
позволяет развить целое научное направление по изуче-
матеркіалов легкой промышленности в зависимости от условий
работки и при различных видах физических воздействий;
методологические основы использования метода вынужден-
испытаний материалов и изделий легкой промышленности,
точностью и достоверностью определять интеграль-
о трения Ь, возникающего в деформируемом материале
ровне, коэффициент жесткости к, тангенс угла механиче-
м|одуль жесткости Е и модуль гистерезисных потерь Е",
напряжения т и другие важные деформационные показате-
введено научно обоснованное понятие добротности Q полимерного материала, определяющее количественное сочетание упругих и вязких свойств материалов;
при изуїении деформационных свойств различных полимерных материалов выявлено, что амплитуда деформации ,y,„ в резонансном режиме превышает амплитуду статического смещения х ,„ для одних и тех же материалов в число раз, которое численно совпадает с величиной добротности О и это отношение зависит только от показателя затухания (5 Выявленная закономерность дает объяснение причины несогласования параметров деформации, определяемых в статическом режиме и при различных скоростях или частотах силового воздействия на исследуемый маїериал;
выявлено, что все резонансные кривые для различных полимерных материалов, при стремлении частоты со силового воздействия к нулю, стремятся к пределу отношения величины приложенной силы F к коэффициенту жесткости К, что соотвегсівует закону Гука;
ра$работаны методики измерений и приборная база для определения деформационных показателей меха, тканей, кож, полимерно-пленочных материалов, вспененных материалов для стелек ортопедической обуви, готовых конструкций обуви и других вязкоупругих материалов
Практическая значимость. Разработаны методы и устройства неразрушающего контроля деформационных показателей материалов легкой промышленности:
для определения жесткости кож при квазистатическом сжатии;
для определения жесткости полимерных материалов в динамическом резонансном режиме на сжатие;
для определения жесткости листовых полимерных материалов при квазистатическом изгибе;
для определения спектра деформационных показателей, к которому относятся, коэффициент жесткости, коэффициент вязкого трения, тангенс угла механических потерь, модуль упругости, модуль гистерезисных потерь кон-
сольно закрепленных образцов листовых полимерных материалов в динамическом резонансном режиме;
для определения спектра деформационных показателей меха при динамическом сжатии.
для определения Ьпектра деформационных показателей готовых конструкций обуви при динамическом изгибе.
Общим итоге м работы является развитие нового направления в мате-
лов легкой промыт Достоверное
риаловедении, заключающегося в создании методологии определения деформационных показателей полимерных материалов в динамическом резонансном режиме, позволяющим с высокой точностью и достоверностью определять количественно величину упругой и вязкой составляющих материа-иленности. ь проведенных исследований.
Достоверность і обоснованность положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается согласованностью ре-іультатов теоретических и экспериментальных исследований при корректном применении матеу этических методов анализа и обработки данных измерений, апробацией основных положений диссертации в научных статьях, журналах и конференциях. Достоверность результатов научной работы обеспечена производстве-шой проверкой разработанных методов и их положительной оценкой.
татов.
Вклад автора в правлений исследований теоретическом осмыслении ботке теоретических ругих материалов тодологии опредй. пленочных материалов.
Личное участие автора в получении изложенных в диссертации резуль-
работу состоит в постановке задач, выборе методов и на-
, анализе и обобщении полученных результатов,
результатов проведенных исследований, в разра-
основ определения деформационных свойств вязкоуп-
текстильной и легкой промышленности, в разработке ме-
ления упругой и вязкой составляющих полимерно-
, кож, резин, тканей, конструкции обуви, меховых и
9 волокнистых материалов, представляющей собой перспективное направление развития материаловедения. Разработанные автором методы и устройства для определения деформационных показателей полимерных материалов содержат новизну, подтвержденную 4 авторскими свидетельствами на изобретение.
Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка из 153 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 255 страницах, в число которых входят 66 рисунков и 42 таблицы. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 39 работ. Основные рез\льтаты исследований опубликованы в статьях во всесоюзных и российских изданиях, материалах научных конференций, межвузовских сборниках научных трудов, представлены 4 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.
