Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса проектирования одееды с учетом деформационных свойств материалов. постановка задачи 10
2. Экспериментальное и аналитическое исследование деформационных свойств сетчатых материалов 33
2.1. Толщина материалов, ее влияние на свойства одежды 37
2.2. Исследование изменения толщины сетчатого материала при его одноосном растяжении 41
2.3. Исследование изменения толщины материала при двухосном растяжении 53
2.4. Определение полной деформации сетчаого материала и ее составных частей 70
2.5. Исследование изменения толщины сетчатого материала после мокрых обработок 76 Выводы. 80
3. Разработка метода проектирования специальной защитной одезды с учетом деформационных свойств материалов .81
3.1. Выбор яетода проектирования защитной одежды 81
3.2. Исследование изменений геометрической структуры сетчатых трикотажных оболочек на сферической поверхности 86
3.3. Исследование изменений геометрической структуры сетчатых трикотажных оболочек на поверхности манекена 91
3.4. Аналитический метод расчета разверток деталей одежды с учетом деформационных свойств материалов 97
Выводы . 104
4. Разработка конструкции защитного комплекта одевды из сетчатых материалов 105
4.1. Учет динамической антропометрии 106
4.2. Учет изменений геометрической структуры сетчатого материала 109
4.3. Разработка конструкции нижней рубашки . 110
4.4. Разработка конструкции верхней рубашки защитного комплекта одежды НО
4.5. Технология изготовления рубашек защитного комплекта одежды из сетчатых материалов 112
4.6. Исследование эксплуатационных свойств комплектов разработанной конструкции 115 Выводы 119
5. Проектирование новых сетчатых материалов с повышенными защитными свойствами 120
5.1. Исследование изменений геометрической структуры сетчатых материалов 122
5.2. Материалоемкость сетчатого материала с различной геометрической формой структурной ячейки 128
5.3. Аналитический расчет параметров сетчатого материала с прямоугольной ячейкой 137
5.4. Экспериментальное исследование прогибов мембраны на различных планах 149
5.5. Расчет параметров нового сетчатого материала с ромбической ячейкой 165
Выводы 175
Выводы по работе 176
Список использованной литературы 178
Приложения 186
- Современное состояние вопроса проектирования одееды с учетом деформационных свойств материалов. постановка задачи
- Исследование изменения толщины сетчатого материала при его одноосном растяжении
- Исследование изменений геометрической структуры сетчатых трикотажных оболочек на поверхности манекена
- Технология изготовления рубашек защитного комплекта одежды из сетчатых материалов
Введение к работе
Актуальность темы. Решениями ХХУЇЇ съезда КПСС перед легкой промышленностью поставлена задача полного обеспечения советских людей спецодеждой и спецобувью, увеличения объема производства специальной одежда и обуви при значительном улучшении её качества. Одним из наиболее перспективных направлений дальнейшего роста общественной производительности труда являются вопросы повышения надежности защиты и качества специальной одежда. Для легкой промышленности актуальность указанного направления усиливается возрастающими тенденциями потребления специальной одежды. Её отличительная особенность состоит в том, что по мере интенсификации производств, значительно повышаются требования к спецодежде, призванной защитить человека от неблагоприятных факторов внешней среды в процессе трудовой деятельности. Расширяющаяся структура потребления требует расширения ассортиданта спецодежда, повышения её защитных свойств, улучшения качества. Поэтому вопросы обеспечения надежности защиты человека от неблагоприятных факторов в процессе работы приобретают важное значение.
Одним из факторов, определяющих защитные свойства одежды специального назначения, является полное соответствие свойств материалов назначению одежда. В настоящее время это достигается на основе исследования механических свойств материалов и их учета при разработке конструкции одежда. Наиболее перспективным направлением повышения защитных свойств специальной одежда следует считать создание новых видов материалов, обеспечивающих комплексы заданных свойств.
В процессе носки одежда подвергается многократным деформациям, которые вызывают изменения её первоначальной формы. В специальной одежде деформационные свойства материалов определяют её защитные свойства, свободу движений, микроклимат под-одежного слоя. В этой связи исключительно важно знать пределы изменений деформационных свойств материалов, при которых не нарушаются защитные функции одежды.
Особенно возросло значение этих факторов в связи с возрастающими объемами производства специальной одежды для защиты человека от кровососущих насекомых, являющихся переносчиками опасных для человека заболеваний.
Несмотря на исключительную актуальность, вопросы проектирования защитной одежды от насекомых изучены крайне недостаточно- и не имеют глубокой теоретической основы.
Проводившиеся на первом этапе работы в области создания защитной одежды от насекомых касались создания материалов определенной толщины, обеспечивающих механическую защиту человека. Более поздние работы, проведенные во ВШИТП и МП и Ш, посвящены главным образом вопросам устранения недостанов разработанной на первом этапе конструкции комплекта. Однако, проведенные работы, не исследовали такой сложный и многогранный вопрос, как процесс формообразования деталей одежды из сетчатых материалов. Кроме того, не получены данные о величинах и характере деформаций и их распределении по различным участкам одежда, что в конечном счете определяет защитные свойства одежды специального назначения.
Остался неизученным механизм формообразования деталей комплекта защитной одежды, не выявлены факторы, влияющие на него, без которых невозможно проектирование специальной одежды, за • щищащей человека от укусов насекомых.
Требует разработки методика конструирования специальной одежды из сетчатых материалов и, в еще большей степени, необходима разработка новых сетчатых материалов, обеспечивающих повышение надежной защиты человека при одновременном снижении материалоемкости одежды.
Решение перечисленных выше направлений совершенствования метода проектирования специальной одежды имеет большое народнохозяйственное значение.
Цель и задачи работы. Цель - разработка научно-обоснованного метода проектирования специальной одежда из сетчатых материалов. Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи: исследование геометрического строения сетчатых материалов; исследование механизма формообразования сетчатых материалов на основе изучения процесса деформирования материалов при одноосном и двухосном растяжении; теоретическое и экспериментальное исследование изменения толщины материала, как основной защитной функции, в зависимости от деформаций растяжения; разработка метода проектирования деталей одежды из сетчатых материалов; апробация разработанной конструкции защитной одежды в условиях производства; проведение испытаний одежды в условиях эксплуатации.
Тема диссертации утверждена Советом Московского ордена Трудового Красного Замени технологического института легкой про-шшленности. Направление работы связано с реализацией программы научно-технического прогресса в народном хозяйстве, утвержденной директивными органами.
Методология и методика исследований. Теоретической и методологической основной исследований являются решения съездов КПСС, марксистско-ленинский метод познания и системный подход, позволяющий рассматривать предметы и явлещя в их взаимосвязи.
В работе использованы теоретические положения теории поверхностей, положения дифференциальной и аналитической геометрии, сферической тригонометрии, теория строения и проектирования оболочек из тканей и других материалов в сетях Чеоышева, основные положения теории упругости и мембранная теория оболочек, математические методы планирования эксперимента, методы статистического, корреляционно-регрессивного анализа и моделирования, современная вычислительная техника.
Объектом исследования в работе выбрано малоизученное направление, связанное с проектированием специальной одежды из сетчатых материалов с учетом их деформационных свойств. Это направление является наиболее перспективным, так как обеспечивает защиту человека при снижении материалоемкости комплекта и трудоемкости его обработки.
Научная новизна работы заключается в следующем:
выполнено теоретическое обоснование метода проектирования специальной одежды из сетчатых материалов;
установлена возможность и необходимость учета деформационных свойств сетчатых материалов и их толщины при конструировании одежды;
раскрыт механизм формообразования деталей одежды из сетчатых полотен, позволяющий определить направления совершенствования конструкции изделия;
разработан метод проектирования специальной одежда с учетом деформационных свойств материалов;
проведено комплексное исследование измнения защитных свойств
комплекта одежды при эксплуатационных нагрузках, на базе выбора рациональных линейных размеров деталей одежды, обеепечивакь щих защту человека;
разработан способ повышения надежности защиты за счет разработки сетчатого полотна с лучшими механическими и гигиеническими свойствами.
Применение разработанных и рекомендованных в диссертации методов проектирования позволяет улучшить защитные свойства костюма, снизить его материалоемкость и трудоемкость обработки.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается теоретическими и экспериментальными исследованиями, применением объективных методов оценки полученных результатов на основе теории ошибок, использованием теории планирования и анализа эксперимента, современных математико-статистических методов обработки экспериментальных данных, эффективностью применения разработанного в диссертации метода проектирования в промышленности.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Научно-практические результаты исследований, выполненных автором, позволяют решать конкретные вопросы совершенствования методов проектирования защитной одежды:
проводить разработку конструкции защитной одежды с учетом деформационных свойств материалов;
снизить трудоемкость изготовления одежда при существующем технологическом процессе;
снизить расход материалов на единицу изделия;
обеспечить экономический эффект за счет снижения материалоемкости, трудоемкости обработки, роста производительности труда, повышения качества изделий.
Личный вклад автора состоит в постановке и разработке основной идеи данной темы, а также в постановке идей и основных проблем теоретических и экспериментальных исследований данного направления.
Основные результаты диссертационной работы внедрены на трикотажной фабрике "Хакасия". Принята к внедрению и использованию методика проектирования защитного комплекта одежды с учетом деформационных свойств сетчатых материалов.
Документы, подтверждающие внедрение, представлены в приложениях к диссертации. Экономический эффект от внедрения результатов исследований, подтвержденный соответствующими документами, составляет 12,2 тыс. рублей в год. іпробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на : ХУІ научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава по итогам научно-исследовательской работы за 1983 год ХТЙВО (Хмельницкий, 1984 г.); ХУШ научно-технической и научно-методической конференции преподавателей и студентов ВТШШ (Витебск, 1985 г.); Всесоюзный научно-практической конференции "Повышение эффективности применения средств индивидуальной защиты в сельском хозяйстве" ВШИ охраны труда в сельском хозяйстве (Орел,1986 г.); на расширенном заседании кафедры "Технология швейного производства" МШШ (Москва, 1986г.).
Современное состояние вопроса проектирования одееды с учетом деформационных свойств материалов. постановка задачи
Проектирование специальной одежды является наиболее ответственным этапом её разработки, в процессе которого определяются его технико-экономические характеристики и проверяется возможность реализации поставленной задачи. Определение наилучшего конструктивного решения - чрезвычайно сложный процесс, состоящий из работ по обеспечению «рзислогскгигиенических, эргономических показателей, выбору материалов и технологии обработки, способствующих получению минимальной материалоемкости изделия.
Основная трудность проектирования специальной одежда - это необходимость комплексного учета всех требований в целом, так как в настоящее время за основу принимают одно или несколько требований ввиду трудности выполнения всех требований в равной степени.
Проектирование специальной одевды базируется на специальных теоретических и экспериментальных методах исследований, на использовании обобщений прошлого опыта и экспериментов.
К настоящему времени достаточно широко разработаны теоретические основы расчета конструкций спецодежда из текстильных материалов. Существующие теории в целом достаточно удовлетворяют практику. Они дают всесторонние метода расчета и позволяют получать надежные результаты [ 2 ] .
Основой большинства исследований совершенства конструкций специальной одежды является критерий оптимальности по массе изделия. При исследовании наилучших параметров разработанных конструкций установленный показатель критерия оптимальности дает оценку эффективности по массе в сравнении с любой другой однотипиой простейшей конструкцией. где: Nfi - коэффициент эффективности конструкции по массе; /го.к. - масса рассматриваемой конструкции, кг; (га.ъ - масса существующей конструкции, кг.
Защитные свойства спецодежды обеспечиваются в основном за счет правильного выбора материалов. Поэтому основными показателями защитных свойств спецодежды являются защитные показатели материалов, определяемые ко шилексом опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) в конкретных производственных условиях. Шесте с тем существенное значение в достижении оптимальной защитной эффективности спецодежды имеет и её конструктивное решение.
Таким образом, защитные свойства спецодежды определяются свойствами материалов и соответствием конструкции спецодежды топографии воздействия ОВПФ. Последнее может быть охарактеризовано соответствием поверхности воздействия ОВПФ (геометрические параметры) характеру воздействия ОВПФ (структурные параметры), обуславливающей отсутствие возможности непосредственного проникновения ОВПФ в пододежное пространство.
Соответствие конструкции изделия поверхности воздействия ОВПФ предлагается оценивать тремя показателями: степенью укрытости (отношением поверхности тела человека, фактически защищенной спецодеждой, к поверхности, которую необходимо защитить); рациональностью расположения мест соединения деталей спецодежда (оцениваемую из условия нежелательности расположения швов и разъемных соединений в местах интенсивного воздействия ОВПФ); рациональностью распределения материалов по зонам воздействия ( соответствие топографии воздействия ОБЩ по защитным свойствам), которая приобретает особое значение в условиях разнонаправленного воздействия нескольких 0ИІФ.
Правильность выбора материалов и разработка конструкции спецодежда .определяются знанием условий труда работащих, метеорологических условий, в которое протекает производственная деятельность, заболеваний, характерных для данной группы работающих и причин их вызывающих.
Дяя успешного освоения природных богатств Сибири и Дальнего Востока требуется все большее количество специальной одежды, защищающей человека от гнуса: комаров (рис.1,а), мокрецов (рис. 1,6), слепней (рис.1,в), москитав (рис.1,г), мошек (рис.І.д), кжещей (рис.1,е) [з ] . Единичные уколы нападающих кровососов хотя и вызывают неприятные ощущения (зуд, жжение), но не влияют заметно на нормальную трудоспособность. В очагах массового лёта комаров, москитов, мошек, слепней, мокрецов тысячи этих насекомых изнуряют человека своим нападением.
Массовые укусы кровососущих насекомых способствуют появлению экологического напряжения и снижают производительность труда в пересчете на все работающее население за год на 1-3 %, что говорит об актуальности решения проблемы защиты от гнуса [TOJ Такие, часто занимающие огромные пространства, очаги постоянного массового размножения гнуса в подавляющем большинстве случаев приурочены к неосвоенным или мало освоенным человеком территориям.
Исследование изменения толщины сетчатого материала при его одноосном растяжении
С целью определения анизотропных свойств сетчатого материала и изменения его толщины при деформациях растяжения проведены экспериментальные исследования.
Испытания проведены на разрывной машине РТ-250 по стандартному стрипметоду с учетом особенностей испытания трикотажных материалов [&І] .
На пробы материала предварительно нанесена сеть линий, повторяющая структуру полотна. На деформированных образцах измерению подлежали : сетевой угол - Ц , длины диагоналей ромбической ячейки сетчатого материала - иХ , СгУ , толщина материала в местах соединения структурных ячеек материала - ft с и толщина сторон ячеек ті (рис.2.2.). В каждом варианте деформирования параметра замеряли по 10 образцам.
Определив экспериментально удлинение элемента сетчатого материала при действии растягивающих сил рассчитаем изменение толщины сторон ячеек сетчатого материала при его одноосном растяжении. Данные расчета приведены в таблице 2.1. Графические зависимости изменения толщины сторон ячейки сетчатого материала представлены на рис.2.3. Из рисунка 2,3 можно видеть, что теоретические расчеты досточно хорошо описывают зависимость изменения толщины материала от его удлинения.
Анализ зависимостей изменения толщины материала в точках соединения его структурных ячеект показывает, что его ТОЛЩИНЕ при удлинении Aw =0, неодинакова вследствие действия собственного веса образца, закрепленного в зажимах разрывной машины. Толщина офазцов, растянутых в различных направлениях меняется по-разному: в случае одноосного растяжения по оси 0" происходит резкое падение толщины материала {линия I , рис.2.3); толщина образца уменьшается прежде всего за счет распрямления петельных палочек. Кроме того, исследователи [б2] показали, что под действием растягиващих усилий нить перетягивается из платинных дуг в петельные палочки, вследствие чего сближаются лицевые и изнаночные петли и уменьшается толщина полотна. И, наконец, уменьшение толщины полотна при продольном растяжении возможно за счет поворота платинных дуг, вызванного уменьшением ширины остовов петель.
Поперечное растяжение материала в точках соединения ячеек вдоль оси ОХ (рис.2.2) увеличивает толщину исследуемого материала .
Увеличение толщины обусловлено особенностями структурі материала, а именно, при поперечном растяжении происходит уплот нение петель в местах соединения элементарных ячеек (точки
Уплотнения петель в местах соединения структурных ячеек материала и определяют рост его толщины в интервале удлинения л/ 0,4 В . При АС-/ 0,4 о толщина материала остается постоянной - /I = 0,3 8 см, так как её росту препятствует нояшение протяжек шзду элементарней ячейка». Шоле лЄ, 0,бВ толщина полотна уменьшается за счет увеличения протяжек между ячейками материала.
Экспериментальные зависимости изменения толщины материала не совпадают с расчетными. Это расхождение можно объяснить следующим - это результат действия давления, соответствующего весу единицы площади материала верхней рубашки на нижнюю - 0,0135 T/GW . Причем, чем больше удлинение материала, тем меньше разница между расчетной толщиной и толщиной материала, измеренной прибором, что объясняется увеличением жесткости нитей при их растяжении и большим, следовательно, их сопротивлением давлению.
Теоретические линии 3 и 6 показывают изменение толщины материала в зависимрсти от двух составляющих деформации. Ічаот-кж ЇЇи о соответствуют деформированию материала за счет геометрии его ячейки при продольном и поперечном растяжении. Изменение толщины материала происходит на участках С и #3 , но так как практически при деформации сетчатого материала изменение его геометрии и растяжение происходят одновременно, то зависимости изменения толщины материала имеют вид кривых 1,2 и 4,5.
Экспериментальные исследования показаяи, что толщина сетчатого материала в местах соединения (he ) структурных ячек отличается от толщины стенок ячейки. Толщина мест соединения ячеек изменяется в зависимости от направления растяжения материала, при этом изменяется его сетевой угол, данные, характеризующие изменения толщины материала в местах соединения ячеек, и изменение сетевого угла при растяжении представлены в таблице 2.2, а гра ичеекие зависимости на рис.2.4 ; 2.5. Учет изменения толщины сетчатого материала в точках соединения его ячеек необходим, так как эти точки являются опорными для материала верхней рубашки и изменение в них толщины материала влияет на защитные функции одежды.
При растяжении материала по направлению сторон структурных ячеек материала толщина его меняется незначительно (линии 3,4, рже .2.4). Под действием растягивающей нагрузки по одному жз указанных направлений происходит изменение сетевого угла: при растяжении вдоль (кривая I, рис.2.5) происходит закрытие ячеек полотна, а следовательно уменьшение сетевого угла Ч ; при растяжений поперек - сетевой угол увеличивается (линия 2, рис.)
Исследование изменений геометрической структуры сетчатых трикотажных оболочек на поверхности манекена
Для научно-обоснованного проектирования одежда необходи-ж исследования по установлению изменений геометрической структуры материалов при одевании ими фигуры человека.
В качестве объекта исследования был выбран манекен мужской фигуры ( 170-100-88 ). На поверхности манекена исследовалась сеть Чебышева и сеть из трикотажного сетчатого материала. Исследованию подлежали - характер расположения линий сетей на поверхности, изменение сетевых углов и параметров структурных ячеек материала.
Оболочка для манекена в соответствии с конструкцией нижней рубашки защитного комплекта состояла из спинки и полочки. Оси координат для каждой части наносили по геодезическим линиям с помощью геодезического угольника. Оси 0У располагались по средним линиям полочки и спинки, ось ОХ по линии талии, перпендикулярно к оожОУ, Установлено, что максимальное изменение сетевых углов иеследуемого материала при его деформировании на величину, обеспечивающую защитные свойства костюма, не превышает 6 и для спинки и 3 - для полочки, рис. 3.3., в то время как максимальные значения углов перекоса ните! основы и утка в тканой ободочке составляют 10-15 (рис.3.4). Это подтверждает вывод о том, что образование оболочки на поверхности манекена сетчатым материалом происходит не только за счет изменения сетевого угла материала, но и за счет удлинения его сторон. Очевидно, что для того, чтобы осуществить деформирование материала за счет изменения сетевого угла і на 15, надо приложить большие усилия деформирования, то есть оболочка из ткани будет находиться в более напряженном состоянии. Сравнительный анализ разверток тканой оболочки и оболоч -ки из сетчатого материала показал, что площадь развертки второго типа меньше площади тканой развертки на 15 % при сохранении защитных свойств комплекта, что подтверждает необходимость учета деформационных свойств сетчатых материалов при проектировав нии защитной одежды (рис.3.5). Объемная форма тканых оболочек, проектируемых в чесышевс-ких сетях, основывается на использовании сетчатой структурі ткани и достигается путем ориентации нитей ткани за счет изменения сетевых углов при сохранении дли сторон ячеек ткани. В такой оболочке (рис .3.6, а) ячейки ткани при одевании ею поверхности образуют криволинейные параллелограммы с равными противоположными сторонами.
Для определения зависимости изменения длин сторон и диагоналей ячеек тканых оболочек от утла перекоса нитей, выберем ортогональный элемент j C ) рассмотрим механизм образования ячейки сети Чебышева. Для этого деформируем элемент ортогональной сети в положение Я ,СЯ)і . В результате получим линейный элемент чебышевской сети [60j с диагональю Выражение (I) предложено академиком П.Л.Чеоышевым. Оно полностью характеризует зависимость изменения длин диагоналей всех ячеек сети от углов перекоса между нитями при одевании кривых поверхностей плоскими тканями. Соотношение (I) не выполняется для оболочек из легкодефор-мируемых материалов из-за их растяжимости и особенностей геометрического строения. Рассмотрим механизм образования линейного элемента сетчатого материала трикотажного способа производства. Для этого деформируем элемент оболочки Л&) в положение AL K/V (рис.3.6, б). В результате произойдет удлинение сторон ячейки; и изменение сетевого угла у Следовательно, длина диагонали сетчатой оболочки трикотажного способа производства выразится соотношением Кроме того, шажитический расчет координат развертки с учетом изменения толщины материала позволит производить расчет разверток с учетом механических свойств конкретно каждого материала, что обеспечит надежные защитные и теплозащитные свойства одежда из новых материалов. Таким образом, раскрытый механизм образования линейного элемента сетчатых оболочек трикотажного способа производства и установление зависимости изменения длин диагоналей ячеек от изменения сетевого угла и толщины материала необходимы для уяснения характера строения оболочек и проведения дальнейших аналитических расчетов численными методами с использованием ЭВМ. для построения контуров разверток были аналитически рассчитаны длины линий развертки( 3 - 3 ; 5 - 5 ... , рис.3.7), которые использовались для построения деталей одезды. Криволинейные участки конструкции ( 1-2 , 4-5 , I0-II, 13-14 ) путем апроксимации сглаживались гладкими кривыми. Все расчеты разверток проводились с использованием ЭВМ йскра-226. На рисунке 3.8 изображена блок-схема алгоритма расчета координат точек развертки оболочки из сетчатого материала. Разработка алгоритма осуществлялась в соответствии с расчетной формулой (2). Алгоритм состоит из следующих блоков: блок I - ввод массива значений; блок 2 - расчет линейного элемента контура точек развертки; блок 5 - вывод координат точек контура разверток. Программа, реализущая разработанные алгоритмы, представлена в приложении 4. Расчетные значения координат точек кон туров разверток макета мужской фигуры, полученные аналитическим путем, сравнивались с данными , полученными экспериментально.
Технология изготовления рубашек защитного комплекта одежды из сетчатых материалов
Изготовление опытной партии защитных комплектов одежды , разработанной конструкции осуществлялось в условиях трикотажной фабрики "Хакасия", г.Абакан по существущему технологическому процессу.
Внедрение разработанных конструкций позволило сократить трудоемкость обработки комплекта на 0,003 часа, сэкономить 19 г. материалов на I комплект. Рост производительности труда составляет 1,4 %. Расчет экономического эффекта по статья экономии материала и сокращения трудоемкости производства приведен в приложении к диссертации.
Для использования эксплуатационных свойств защитных комплектов была проведена их опытная носка. Существенных замечаний по социальным, функциональным, эстетическим, эргономическим и эксплуатационным показателям не выявлено.
Разработанная конструкция защитной одежды соответствует назначению и подтверждает целееоофазность использования её в качестве специальной одежды, защшцащей человека от укусов кровососущих насекомых. Разработана конструкция защитного комплекта одежды с учетом деформационных свойств сетчатого материала.
В условиях трикотажной фабрики "Хакасия" изготовлена опытная партия костюмов разработанной конструкции. Внедрение этой конструкции позволяет получить экономическую эффективность 12,2 тыс. руб. на выпуск 100,0 тыс .комплектов в год.
Проведены производственные испытания защитных комплектов разработанной конструкции, которые подтвердили необходимость их применения в качестве специальной одеады. Применяемая в настоящее время конструкция защитной одежды от укусов кровососущих насекомых с толщиной пакета равной 3,8 мм обеспечивает защитные функции, однако требует дальнейшего совершенствования в направлении повышения её надежности. Связано это с тем, что известны особи комаров с длиной хоботка 6,5-7,0 мм [87j , то есть современная специальная одежда не обеспечит надежной защиты от укусов этих насекомых.
В связи с вышеизложенным в промышленности проводились исследования по повышению защитных функций специальной одежды от укусов кровососущих насекомых за счет использования для нижней рубашки сетчатого материала большей толщины ( 4,8 + 5,0 мм), но при неизменных остальных параметрах структурных ячеек. Однако, это привело к увеличению комплекта и ухудшило условия работы, особенно в сильную жару [із] Таким образом, обеспечение надежной защиты человека потребовало разработки нового сетчатого материала с повышенными эксплуатационными свойствами при сохранении его поверхностной плотности. Возникла задача определения оптимальной геометрической формы и размеров ячеек сетчатого материала, которые обеспечили бы высокие защитные свойства и не ухудшили воздухопрони-\/цаемость одежды. Делов в том, что неограниченное увеличение размеров ячеек материала, улучшая воздухопроницаемость, приводит к ухудшению защитных свойств комплекта за счет уменьшения толщины пакета одежды, вследствие прогиба материала верхней рубашки в структурные ячейки нижней под давлением веса материала и веса насекомого.
Поскольку ячейки сетчатого материала невелики, то для расчета его деформированности будем рассматривать этот материал, как некоторую однородную мембрану и пользоваться соответствующей теорией. Для определения оптимальных параметров и геометрической формы элементарных ячеек сетчатого материала нижней рубашки в настоящей работе применена мембранная теория расчета оболочек, изложенная в работах [88» 89j
Мембранной называют оболочку, которая обладает весьма малой жесткостью на изгиб. В мембранных оболочках наиболее полно используются прочностные свойства материала за счет его двухосного растяжения. Трудностью при расчете мембран является необходимость учета их специфических свойств.
В настоящей работе экспериментальные исследования прогибов мембранных оболочек применительно к сетчатым материалам проведены нами на крупномасштабных моделях. Моделированию конструкций и обработке результатов эксперимента посвящены работы [90, 91] . При сложных граничных условиях, испытания моделей, выполненных в соответствии с подобием реальным условиям, представляют собой достаточно эффективное средство для проверки методов расчета, а так же позволяют изучать особенности работы конструкции, которые невозможно выявить теоретически.
Для проведения экспериментальных исследований была создана модель участка пакета одежды из двух слоев - каркасной сетки и сетки из мелкоячеистого материала (мембраны). В ходе исследований изучалась деформативность системы под действием симметричных и несшметрнчных нагрузок. Эксперимент позволил установить характер работы мембраны. При этом нельзя не отметить, и существенные недостатки экспериментальных исследований, такие как трудоемкость подготовки модели и проведения эксперимента, сложность варьирования конструктивными параметрами.
Поэтому целесообразным следует считать проведение комплексных численно-экспериментадьных исследований мембранных оболочек. Это позволит прогнозировать поведение мембраны при различных конструктивных параметрах и в то же время получить наиболее точную картину напряженно-деформированного состояния путем сравнения результатов численных и экспериментальных исследований. Мембрана рассматривается как конструкция, работающая только на растяжение в несущем вогнутом направлении.
Определение прогибов мембраны производится энергетическим методом, основанном на равенстве потенциальной энергии элемента мембранной оболочки и её модели при одинаковых деформациях.
