امروز: یکشنبه 26 آذر 1396
دسته بندی محصولات
بخش همکاران
بلوک کد اختصاصی

بررسی رفتار عمومی برشی پارچه های تاری پودی

بررسی رفتار عمومی برشی پارچه های تاری پودی دسته: نساجی
بازدید: 3 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 3631 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 123

پارچه های نساجی در هنگام استفاده های معمول و كاربرد های عملی ، مثل پوشش لباس ، مصارف خانگی و مصارف صنعتی ، تحت یك سری از تغییر شكل های پیچیده قرار می گیرد این تغییر شكل ها شامل افت پارچه ، چروك یا تا خوردگی ، كیفیت زیر دست، خمش پذیری و دیگر اثراتی است كه مرتبط با اصول زیبایی پارچه می باشند

قیمت فایل فقط 18,000 تومان

خرید

فهرست مطالب

عنوان مطلب                                  صفحه

مقدمه ...................................... 1

فصل اول : رفتار عمومی برشی پارچه های تاری پودی 4

1-1-                                    تغییر شکلهای پیچیده پارچه و معرفی پدیده برش .... 5

1-2-                                    تعریف برش پارچه (Shearing)............................. 7

     1-2-1- طبیعت برش ..................... 7

     1-2-2- مسأله عملی برش .................. 16

1-3-                                                                                                                                                                                                                                     منحنی برش پارچه 20

     1-3-1- منحنی رفت و برگشتی برش ( دو طرفه )  21

     1-3-2- منحنی برش یکطرفه ............. 25

1-4-                                    خصوصیات برش پارچه ......................................... 28

    1-4-1- رفتار برش پارچه ............... 28

    1-4-2 رابطه بین تغییر شکل برشی و خمشی پارچه     36

فصل دوم : روشهای آزمایشی برش پارچه های تاری پودی    38

2-1- مقدمه.................................. 39

2-2- روش آزمایشی Cusick ................. 44

2-3- روش آزمایشی KES (سیتم ارزیابی كاواباتا) 49

     2-3-1- مقدمه........................... 49

     2-3-2- تاریخچه پیدایش دستگاه KES .... 50

     2-3-3- معرفی و شناخت آزمایش برش توسط دستگاه KES    52

2-4- روش آنالیز تصویری .................. 59

فصل سوم : استفاده از روش آنالیز  المان محدود

در بررسی تغییر فرم برشی پارچه تاری پودی .. 66

3-1- مقدمه ای بر تجزیه و تحلیل تغییر شكل های پیچیده پارچه ............................................. 67

    3-1-1- ساختمان پارچه و فرض پیوستگی آن. 68

    3-1-2-  سیمای تغییر شكل پارچه......... 70

    3-1-3- اندازه گیری كرنش............... 72

    3-1-4-  اندازه گیری تنش............... 74

    3-1-5-  روابط تنش – كرنش.............. 75

    3-1-6- حالتهای خاص.................... 76

    3-1-7- بررسی اعتبار روابط ............ 78

3-2- روشهای  المان محدود در مكانیك نساجی 80

3-2-1-  مقدمه........................... 80

    3-2-2- اصول آنالیز المان محدود ( با استفاده از نتایج آزمایش KES)............................... 81

      3-2-3- محاسبات تئوریك آنالیز برش ... 83

         3-2-3-1- تغییر شكل برش پارچه ....... 83

         3-2-3-2- توزیع كرنش برشی  .......... 84

         3-2-3-3- توزیع تنش برشی ............ 86

         3-2-3-4- عناصر ثابت در معادله....... 88

         3-2-3-5- مدول برشی.................. 89

         3-2-3-6- روش محاسبة مدول برشی (C33) با استفاده از مدول كششی (C22 ).................................................. 91

فصل چهارم : خصوصیات برشی پارچه های تاری پودی در جهات مختلف پارچه   92

4-1- مقدمه.................................. 93

4-2-  مدلسازی برای خصوصیات برشی غیرهمگون (آنیزوتروپیك ) 95

4-3- نمودارهای قطبی مدل برشی ........... 97

     4-3-1-  صور عمومی‌.................... 97

     4-3-2- اثردانسیتة بافت بر روی برش پارچه ..... 100

4-4- ارتباط بین سختی برشی و هیسترسیس در جهات مختلف پارچه .................................................. 102

منابع و مراجع .................................... 105

فهرست اشكال

عنوان شكل                                  صفحه

شكل 1- نمایه عمومی برش ...............  8

شكل 2- برش ساده سازی شده با اعمال نیروی كششی و نمایه شماتیك
نیروهای موثر در پدیده برش پارچه تاری پودی   12

شكل 3- مدل شبكه ای ................... 16

شكل 4- دستگاه آزمایش گر برشی استفاده شده توسط ‌‌Treloar ( 1956) ، نیروهای موثر در آزمایش برش ......... 19

شكل 5- منحنی عمومی برش پارچه ( بعد از Cusick 1961 )   22

شكل 6- منحنی تنش – كرنش پارچه های تاری پودی در حین تغییر شكل برشی...................................... 27

شكل 7- منحنی های برش بدست آمده توسط Treloar (1965) ، برای پارچه های پنبه ای با نمونه مربعی شكل . 29

شكل 8- منحنی های برش به دست آمده توسط Treloar (1965) برای پارچه های پنبه ای با نمونه به شكل متوازی الاضلاع      30

شكل 9- منحنی های برشی بدست آمده توسط Treloar (1965) . برای پارچه ویسكوزریون با نمونه متوازی الاضلاع 31

شكل 10- منحنی های برش به دست آمده توسط Cusick (1961) . مقایسه ای بین پارچه های فاستونی ، ریونی و پنبه ای 32

شكل 11- منحنی های برش به دست آمده توسط Cusick (1961) . برای پارچه سرژه ای  ....................... 32

شكل 12- مدل ارائه شده برای تشریح رفتار برشی پارچه   33

شكل 13- منحنی حاصل از مدل ارائه شده برای تشریح رفتار برش پارچه ................................ 33

شكل 14- مقایسه مدل ها با مقادیر مختلف   36

شكل 15- نمای كلی برش پارچه............ 39

شكل 16- تغییر فرم زاویه ای و طولی .... 40

شكل 17- اصول آزمایش های برش .......... 41

شكل 18- نواحی تغییر شكل یافته پارچه تحت اثر نیروی كششی در جهت اریب پارچه.................................................. 43

شكل 19- دیاگرام نسبت بین نیروی كششی P و ازدیاد طول  در نمونه بریده شده در جهت اریب (45 درجه ) 44

شكل 20- مكانیزم ابتدایی دستگاه برش پیشنهادی  Morner & Olofssom (1957)   47

شكل 21- فرم ابتدائی برش پارچه......... 47

شكل 22- مكانیزم ابتدایی دستگاه برش یشنهادی  Cusick (1961) 47

شكل 23- نمونه برش یافته با نمایش زوایا و نیروهای برشی  47

شكل 24- نمایش كشش در پدپده برش تحت تاثیر كوپل های برشی و وزن فك پایینی 48

شكل 25- شماتیك دستگاه آزمایشگر KES ... 54

شكل 26- دیاگرام و اصول ارز یابی برشی KES    55

شكل 27- شیوه عملكرد دستگاه آزمایشگر برشی KES    56

شكل 28- روش آزمایش مرسوم برای تعیین مدول برشی مواد سخت 57

شكل 29- نیروهای اعمالی روی نمونه پارچه در دستگاه آزمایشگر برشی KES ............................................. 58

شكل 30- نحوه چیدمان ابزار آزمایش برای آنالیز تصویری    60

شكل 31- تصاویر دیجیتالی ثبت شده از نمونه كشیده شده 61

شكل 32- تغییرات gray-scale در تصویر دیجیتالی نمونه كشیده شده ...................................... 63

شكل 33- یك سلول بافت پارچه تاری پودی در نمایی بزرگ شده 64

شكل 34- برآیند های نیروی تنش و كوپل های نیروی تنش   74

شكل 35- مدل المان محدود برای جسم پیوسته دو بعدی 81

شكل 36- نمونه پارچه تغییر فرم داده شده ، و ارز یابی شده توسط آنالیز المان محدود ............................................ 83

شكل 37- تغییر تنش برشی در طول جهت كوتاه تر نمونه    87

شكل 38- تغییر تنش برشی در طول جهت بزرگتر نمونه 87

شكل 39- نمودار های عمومی قطبی برای سختی برشی پارچه ( G ) ...................................... 98

شكل 40- نمودارهای عمومی قطبی برای هیسترسیس برشی پارچه ( 2HG و 2HG5 )    99

شكل 41- نمودارهای قطبی پارامتر های برش تحت تاثیر دانسیته بافت ................................. 101

شكل 42- ارتباط بین سختی و هیسترسیس برشی در جهت های مختلف پارچه های تاری پودی ............................................. 103


مقدمه

   پارچه های نساجی در هنگام استفاده های معمول و كاربرد های عملی ، مثل پوشش لباس ، مصارف خانگی و مصارف صنعتی ، تحت یك سری از تغییر شكل های پیچیده قرار می گیرد. این تغییر شكل ها شامل : افت پارچه ، چروك یا تا خوردگی ، كیفیت زیر دست، خمش پذیری و دیگر اثراتی است كه مرتبط با اصول زیبایی پارچه
می باشند .

پدیده برش، یكی از همین تغییر شكل های پیچیده است كه در سطح پارچه اتفاق
می افتد. به نظر می رسد كه به این خصوصیت فیزیكی – مكانیكی پارچه به دلیل آنكه در ظاهر دیده نمی شود ، در قیاس با دیگر  فرم های تغییر شكل پارچه ، كمتر توجه شده است . در حالی كه باید اذعان نمود كه قابلیت منحصر به فرد پارچه برای پوشش سطوح سه بعدی ، در گرو همین پدیده می باشد .

توانایی پارچه برای پذیرش تغییر شكل برشی ، یكی از ملزوماتی است  كه پارچه
می تواند به عنوان پوشاك ، بر بدن انسان انطباق داشته باشد ، بدون آنكه ایجاد احساس ناراحتی كند پارچه به عنوان جسمی جدایی ناپذیر از نیاز های بشری مورد استفاده های گوناگون قرار می گیرد ، بدون آنكه اغلب مصرف كنندگان – و یا حتی برخی كارشناسان علم نساجی – اطلاع داشته باشند كه كاربرد های ویژه پارچه در قیاس با دیگر مواد جهان پیرامون ، به پدیده برش مربوط است . رفتار برشی پارچه
 – با توجه به منابع موجود – نسبت به دیگر خصوصیات  و رفتار های پارچه كمتر  مورد ارزیابی قرار گرفته است و البته تا كنون هیچ استاندارد اجرائی برای آن تعیین نگردیده است .

منظور از انتخاب این موضوع برای سمینار كارشناسی ارشد اینجانب ، آشنایی شنونده یا خواننده با مفاهیم اساسی برش ، این پدیده مهم فیزیكی مكانیكی پارچه و دخیل در كاربرد های معمول و روزمره پارچه می باشد .

برای نیل به این هدف ، در فصل اول مفهوم برش پارچه تاری پودی ، رفتار و منحنی مربوطه از نگاهی ساده در چند بخش مختلف به تفصیل تشریح می شود و در ادامه ارتباط برش با تغییر شكل خمشی پارچه ، روشن می گردد .

در فصل دوم ، به روش های آزمایشی مهمی كه تا كنون برای ارزیابی خصوصیات  برشی  پارچه های تاری پودی در منابع ذكر شده اند ، پرداخته می شود ؛ كه از این دست می توان به دستگاه آزمایش گر برشی Kawabata اشاره نمود كه هم اكنون به عنوان روش پیشرو برای تعیین مقادیر مختلف برش ،  استفاده می گردد . همچنین در این فصل شیوه آنالیز تصویری برش پارچه كه در سال 2005 ، به شیوه عكس برداری از پروسه برش مقادیر آن را ارزیابی می نماید ، نشان داده می شود .

در فصل سوم تغییر شكل برشی پارچه به وسیله روش تجزیه و تحلیل المان محدود (Finite Element Analysis ) بررسی می شود و مقادیر مختلف برش از جمله تنش برشی ، كرنش برشی و روابط آنها به وسیله محاسبات تئوریك آنالیزی بیان
می گردد .

در فصل چهارم مدل ریاضی ارائه شده برای خصوصیات برشی ذكر می گردد ؛ تا از طریق آن و نمودار های قطبی حاصله ، خصوصیات برشی پارچه تاری پودی در
جهت های مختلف تبیین گردد .


فصل اول

رفتار عمومی برشی پارچه های تاری – پودی

1-1- تغییر شکلهای پیچیده پارچه و معرفی پدیده برش

   پارچه های نساجی در هنگام استفاده و کاربردهای عملی ، تحت یکسری تغییرشکلهای پیچیده قرار می گیرند که این تغییر شکلها شامل افت پارچه ( Drape) ، زیر دست پارچه (Handle ) ، چروک شدن (Wrinkle ) یا تا خوردگی (Crease) و دیگر اثراتی که مرتبط با زیبایی پارچه است، می باشد. واضح است که مصرف کنندگان پارچه ها ، بازرگانان و یا تولید کنندگان منسوجات ، این سری از کیفیتهای پارچه را بصورت ذهنی و با تجربه عملی ارزیابی می کنند، اما اگر یک کارشناس نساجی بخواهد خصوصیات فیزیکی – مکانیکی و کیفیتی پارچه را مورد مطالعه قرار دهد
می بایست این تغییر شکلهای پیچیده را بطور عملی بررسی نماید در واقع مطالعه مکانیک ساختمانی پارچه ، تمامی این موارد را در بر می گیرد. ]1[

یکی از خصوصیات بارز و مهم منسوجات ، خصوصیات خمش پذیری و انعطاف آنها در مقایسه با دیگر مواد در جهان پیرامون می باشد این خصوصیت ویژه پارچه ، ناشی از مواد تشکیل دهنده آن ، یعنی الیاف می باشد بطوریکه وقتی پارچه خم می شود ، الیاف می توانند در کنار هم حرکتی نسبی داشته باشند این حرکت نسبی می تواند بین تک تک الیاف مجاور و یا بین دسته های الیاف مجاور (نخ ) رخ دهد در واقع پارچه
 – پارچه ای که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته است تاری پودی است –
می تواند تحت یک انحناء خم شود ؛ ولی اگر تحت دو انحناء یا بیشتر خم شود پدیده برش (Shear) ، رخ می دهد پس بطور کلی می توان این پدیده را بدین صورت توضیح داد : برش ، تغییر زاویه بین نخهای متقاطع است و همچنین به عنوان نتیجه خمش و تابیده شدن نخهای بین نقاط تقاطع نیز تعریف می شود. ]4[

برای مطالعه مکانیک تغییر شکلهای پیچیده لازم است ابتدا مطالعات آزمایشگاهی و تئوریهای تغییر شکل مورد توجه قرار گیرند سپس این تغییر شکلها را به شکلهای ساده تر تبدیل نمود و در نهایت مبانی علمی  رفتار پارچه تحت تغییر شکلهای ساده بکار گرفته شود. ]1[

مکانیسم برش پارچه ، بر خصوصیات دیگر تغییر شکلهای پارچه مثل افتایش ، خم پذیری و انعطاف و کیفیت زیر دست پارچه تأثیر گذار است. این نوع تغییر شکل بر خصوصیات فیزیکی – مکانیکی عملیاتی مثل کشش و خمش که در جهتهای تار ، پود یا دیگر جهات فرعی پارچه کاملا ً غیر یکسان هستند نیز تأثیر گذار است. کلا ً مصارفی که در حین استفاده از پارچه ، تنش در دو محور یا چند محور دخیل هستند یا مصارفی که تنش در حین استفاده بیشتر از حالت عادی تنش وارده به پوشاک است خصوصیت برشی تأثیر گذار است و بنابراین قابل ملاحظه است که این رفتار مهم مورد مطالعه قرار گیرد زیرا خواص برش ، نقش بسیار مهمی در خصوصیات فیزیکی مکانیکی پارچه بر عهده دارد .]2[

1-2- تعریف برش پارچه (Shearing)

   در هنگام استفاده از پارچه زمانیکه پارچه، تحت تغییر شکلهای پیچیده قرار
می گیرد رفتار برشی که یکی از تغییرشکلهای مهم فیزیکی – مکانیکی در پارچه است می تواند روشن کننده خصوصیت اجرایی و عملی پارچه باشد تغییر شکل برشی یکی از خصوصیات بارز پارچه نساجی می باشد که دیگر مواد به شکل ورقه نازک مثل کاغذ یا پلاستیک ، چنین قابلیتی ندارند این ویژگی پارچه را قادر می سازد تا تغییر شکلهای پیچیده را متحمل شود و توانایی پوشش بدن انسان را داشته باشد . همچنین خصوصیت برشی روی خم پذیری ، انعطاف پذیری و زیر دست پارچه تأثیر گذار است و نه تنها برای پارچه های تاری پودی که برای انواع کامپوزیت های
- پارچه های ترکیبی – نساجی نیز از مسائل حائز اهمیت می باشد. ]5[

1-2-1- طبیعت برش

   اگر چه در نظر اول ، برش مفهومی بسیار ساده دارد اما در مطالعه جزئیات ، پیچیدگیهایی بوجود می آید. تحقیقات انجام شده توسط Trelor & Spivak در دانشگاه منچستر و Grosberg & Park در دانشگاه لیدز این موضوع را به شکل مطلوبی توجیه کرده است . برای طرح مسأله برش بهتر است در ابتدا کرنش برشی (Shear strain) که توسط Love(1927) و Jeager(1962) مطالعه شده است مورد بحث قرار گیرد .

کرنش برشی خالص عبارت است از تغییر شکل یک جسم بوسیله ازدیاد طول یکنواخت در یک جهت و انقباض در جهت عمود به آن که از این رو مساحت جسم ثابت باقی می ماند. این نوع تغییر شکل در شکل 1 آمده است .

شكل 1- (a) برش خالص . (b) برش ساده . (c) نمایه عمومی برش. [1]

اگر کرنش در یک جهت باعث ازدیاد طول به اندازه  گردد طول خط  موازی با جهت ازدیاد طول ، به مقدار  می رسد و از آنجا که مساحت ثابت است خط  در زاویه عمود به آن کاهش طول داده و طولش به مقدار  می رسد در جایی كه کرنش کم باشد مورد اخیر مساوی با  است که مقدار عددی کرنش برای ازدیاد طول و همچنین کاهش طول مساوی خواهد بود. با توجه به شکل ، دیده
می شود که چهار گوش abcd با حالت اریب در جهت کرنش اصلی ، تغییر شکل داده است  ، ولی مساحت آن تغییر نکرده است بنابراین اضلاع آن نسبت به حالت قبل دارای زاویه  خواهد بود ؛ و زوایا در گوشه ها به اندازه 2 از مقدار  به مقدار  تغییر نموده است با توجه به قضیه فیثاغورث می توان بیان نمود که اضلاع چهارضلعی abcd به اندازه :

طولشان اضافه شده است که با بسط آن می توان نشان داد مقدار آن ،   می باشد حال اگر چهارگوش abcd را بچرخانیم به شکلی که یکی از اضلاع موازی جهت اصلی قرار گیرد کرنش برشی ساده آن در شکل (b .1 ) نشان داده شده است جابجایی واقعی یا برش گوشه های چهار ضلعی در جهتهای cg,bf,ae وdh  می باشد که موازی یکدیگرند .

با این تفاسیر اگر یک چهار وجهی در نظر گرفته شود که گوشه های آن به یکدیگر عمود و موازی با جهت برش ساده باشند بعد از اعمال برش ، شکل آن مطابق با شکل (c10) خواهد بود که این تغییر شکل در واقع ایده اولیه برش است که اضلاع آن در جهت عمودی با زاویه  هم جهت با برش ، زاویه دار می گردند مقدار کرنش برشیtg  است که می توان نشان داد مساوی با tg2 می باشد و برای کرنشهای کوچک،  خواهد بود .

بعد از ارائه یک نمایه از کرنش برشی ، نوبت به تنش برشی می رسد؛ تنش برشی عبارت است از نیروی وارده بصورت تانژانتی  به صفحه ( یا در طول یک خط اگر با صفحه های دو بعدی مواجه باشیم ) البته این پدیده بصورت متوازن انجام می شود یعنی نیرویی در جهت مخالف و در یک صفحه موازی با آن وجود دارد تا نیروی گشتاور ثانویه حاصل از آن، از چرخش جلوگیری نماید .

بعد از این توضیح ، واکنش ناشی از اعمال تنش برشی به یک نمونه پارچه مورد بررسی قرار می گیرد؛ در حالت کلی تغییر شکلهای پیچیده ای ناشی از بردارهای تنش ایجاد می گردد که مهمترین مسأله تغییر شکل در جهت تنش برشی است که به آن کرنش برشی (tg  ) گفته می شود و ارتباط بین این دو فاکتور منحنی تنش – کرنش می باشد این تنش سبب می شود نمونه بصورت آزادی برش پیدا نماید و بعد دیگر آن به شکل دلخواه تنظیم  شود همانند آزمایش استحکام که سبب می شود انقباض بصورت آزادانه در جهت دیگر رخ دهد.

در شکل (a.1) تعادل برش خالص که ترکیب تنش کششی مثبت و منفی در جهتهای

عمود به یکدیگر می باشد نشان داده شده است اما برای حالتهای دیگر تغییر شکل برشی ، دارای توزیع کرنش کششی دقیقا ً یکسان و همگون نیست بلکه سبب ازدیاد طول در bd و فشردگی در طول ac می شود اما نکته بسیار مهم و قابل توجه این است که همراه با این کرنش ، تنش نیز وجود دارد و این موضوع موجب یک مشکل حقیقی می شود : پارچه های نساجی ، ورقه های نازکی هستند و تنش فشردگی
نمی تواند ایجاد شود بلکه به راحتی تورم یا بادکردگی (buckling) بوجود
می آید. ]1[

بسیاری از محققین و متخصصین نساجی ، در پی مطالعات پیرامون پدیده برش بر این باورند که باد کردگی در حین عمل برش ، تقریبا ً بزگترین مشکل برای طراحی یک دستگاه آزمایشگر ایده آل می باشد .

بطور کلی می توان اظهار نمود که اندازه گیری برش و کمانش ( بادکردگی ) موادی که به شکل ورقه ای می باشند و سختی کششی و سختی خمشی آنها بسیار پائین است
- به راحتی کشیده یا به راحتی خم می شوند - نیازمند دستگاههای با دقت بالا
می باشد. ]5[

برای جلوگیری از بادکردگی یا تورم زودرس و همچنین برای آنکه بتوان برش بزرگ و قابل توجهی ایجاد نمود، در جهت موازی با محور ad ، نیروی کششی اعمال می شود

 که در شکل (a.2) نشان داده شده است .

وجود نیروی P پرواضح  به نظر می رسد و از اجزاء تنش کششی T می باشد همچنین موازی با محور ac و مساوی یا بیشتر از تنش فشردگی t می باشد. این نیرو از هر گونه تمایل به تورم در جهت ac جلوگیری می نماید .

کرنش فشردگی ممکن است در طول محور ac ثابت باشد و این موضوع به واسطه نسبت پواسون است که ناشی از کرنش bd می باشد و به خودی خود یا کشش اضافی در همان جهت افزایش می یابد. اگر چه Treloar به سال 1965 نشان داده شده است که تنشهای فشاری داخلی را در همه جهات پارچه نمی توان حذف نمود .

قیمت فایل فقط 18,000 تومان

خرید

برچسب ها : رفتار عمومی برشی پارچه های تاری پودی , منحنی رفت و برگشتی برش دو طرفه , روشهای المان محدود در مكانیک نساجی

نظرات کاربران در مورد این کالا
تا کنون هیچ نظری درباره این کالا ثبت نگردیده است.
ارسال نظر