CC BY
0УДК 677.017.463:531.43 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ШЕЛКОВОЙ НИТИ ПРИ КВАЗИСТАТИЧЕСКОМ _НАГРУЖЕНИИ_
С.И.Исмоилова, Т.Я.Хазратова* ismailova.sabida@mail.ru, abduazizovaguli1101@gmail.com
Ключевые слова: волокно, шелковая нить, пряжа, прочность, обрывность нити, структура, нагрузка, деформация, закон деформирования.
Согласно данным [1-5] шелковые нити имеют сложную структуру, состоящую из полимерных цепей имеющих спиральное строение [5]. Эти структурные образования при растяжении деформируются сложным образом. Сначала с увеличением деформации они имеют упругие свойства, а с увеличением продольной растягивающей деформации шелковые нити деформируются упруго-вязкопластически до разрушения. Разрушение или обрыв шелковой нити происходит после достижения критической деформации е = ек .
Для определения законов деформирования шелковых нитей при их растяжении, проведены опыты на стандартной разрывной установке «Statimat С» для измерения разрывных характеристик нитей [6,7]. Данная установка работает с помощью специальной компьютерной программы в квазистатическом режиме, на экране компьютера появляются результаты испытаний в виде таблицы и представляются в виде графиков зависимостей растягивающей силы Е, сН от относительной деформации растяжения е,%. Скорость растяжения шелковых нитей в среднем равнялась 0,015 сек-1, время растяжения в среднем равнялось от 5 до 8 сек.
В нашем случае рассмотрена комплексная шелковая нить с линейной плотностью Т = 2,33 текс. Экспериментальные зависимости Е (е) для данного образца шелковой нити приведены на рис.1 -а и рис.1 -в.
Здесь наблюдается существенная нелинейность зависимости Е (е). В начале процесса растяжения зависимость Е (е) является практически линейной, а дальнейший рост деформации приводит к резкому отклонению от прямой линии, и далее зависимость Е (е) -нелинейная (рис.1-а). Наблюдаемые в результатах опытов Е(е) «дребезжание» происходит из-
за тонкости по диаметру шелковых нитей, что приводит к проскальзыванию в зажимах, что является недостатком зажимных устройств разрывной установки «^айша! С».
На рис.1 -в приведена усредненная кривая Е(е), полученная в результате сложения всех кривых Е (е) на рис.1 -а, автоматически с программой обработки данных результатов опытов установки.
* С.И.Исмоилова, Т.Я.Хазратова - Институт механики и сейсмостойкости сооружений АН РУз имени М.Т.Уразбаева.
26
Установлено, что при растяжении шелковой нити до обрыва, нить испытывает все стадии деформирования: от упругой до пластической, с проявлением вязких свойств нити. Из результатов опытов проведённых на установке «^айша! С» можно определить изменение модуля упругости шелковой нити при растяжении. Из диаграммы Р(г) можно определить
фактический модуль деформации Е/ или секущий модуль деформации Е. Фактический модуль деформации определяется проведением касательной линии в каждой точке кривой Р(г), секущий модуль деформации в каждой точке кривой Р(г) равняется Е = Р/г [8].
Из диаграммы Р (г) более точно возможно определить секущий модуль деформации Е, поэтому далее рассматривается изменение секущего модуля деформации при растяжении. Зависимости секущего модуля деформации (в дальнейшем модуль деформации) Е(г) определенные из рис.1-в, т.е. изменения модуля деформации при растяжении шелковой нити с линейной плотностью Т = 2,33 текс приведены на рис.2.
Так как шелковая нить является -:—:—;—;—:—]-:—!—
однородной, не состоящей из отдельных волокон здесь отсутствует процесс разупрочнения нити. Как видно из рис.2, зависимость Е(г), существенно сложная и нелинейная. Здесь модуль деформации в начале процесса растяжения
увеличивается до максимального значения Е = Ет. На этом участке, деформирование происходит упруго и процесс необратимый. Наблюдаемое в зависимости Е(г) «дребезжание», как мы указали выше, является недостатком экспериментальной установки.
На основе зависимости Е(г) значения гу = гт можно определить более точно. Здесь
значение гу соответствующее значению Ет равняется гу = 0,4%. Значит, упругая деформация нити при растяжении происходит в интервале 0 < г < гу = 0,4%.
Далее шелковая нить, вернее ее композитные составляющие фиброины начинают структурно разрушаться, следовательно, нить начинает ослабляться, значения модуля деформации интенсивно уменьшается до г = 5-9% (рис.2) [8]. В дальнейшем, интенсивность падения модуля деформации уменьшается, так как, видимо начинается скольжение между структурными составляющими (фиброинами) нити и сила растяжения нити начинает уравновешиваться в определенной степени с этими внутренними силами трения. В результате модуль деформации уменьшается менее интенсивно.
Проведенные эксперименты показывают, что закономерности растяжения нитей, следовательно, её деформирования является сложным процессом. Это обстоятельство требует глубокого экспериментального исследования процесса деформирования нитей при растяжении.
Таким образом, на основе проведенных опытов по квазистатическому растяжению шелковых нитей, как образцов природных естественных и химических искусственных композитных материалов экспериментально определены напряженно-деформированные состояния рассмотренных композитных нитей в виде диаграмм Р(г) и Е(г). На основе полученных результатов обработки экспериментальных диаграмм Р (г) определены проявления нелинейных свойств деформирования шелковых нитей при растяжении. Установлено, что нелинейность законов деформирования шелковых нитей происходит из-за
изменения сложной структуры нити при растяжении, и соответственно, изменяются механические характеристики нити как композитного материала.
В заключении отметим, что построение законов (математических моделей) деформирования нитей необходимо на основе экспериментальных зависимостей Е(е) с глубоким пониманием физических процессов происходящих при их растяжении что является предметом дальнейших исследований. Нелинейные законы деформирования с переменными модулями деформации построены, например в работах [9, 10].
Классические, известные модели деформирования, как показывают результаты опытов, могут описать процесс деформирования нитей лишь для ограниченных случаев.
Литература:
1. Усенко В.А. Шелкокручение. М.: Легкая индустрия, 1969. - 320 с.
2. Кукин Г.Н. Равномерность шелка-сырца по тонине. М.:ГИЗЛЕГпром, 1954. - 140 с.
3. Справочник по шелкосырью и кокономотанию. Под общей редакцией проф. Э.Б.Рубинова. М.: Легкая индустрия, 1971. - 376 с.
4. Рубинов Э.Б. Технология шелка (кокономотание). М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 392 с.
5. Бузов Б.А., Модестова Т.А., Алыменкова Н.Д. Материаловедение швейного производства. - Москва: Изд-во «Легпромбытиздат», 1986. - 424 с.
6. Жерницын Ю.Л., Гуламов А.Э. Методическое указание по выполнению научно-исследовательских и лабораторных работ по испытанию продукции текстильного назначения. Ташкент, 2007. - 96 с.
7. ГОСТ 3813-72. Ткани и штучные изделия текстильные. Методы определения разрывных характеристик при растяжении.
8. Исмаилова С.И., Маматова Н.Р. Экспериментальные закономерности деформирования шелковой нити при растяжении//Сборник тезисов докладов Республиканской научно-практической конференции молодых ученых - 2015, г.Ташкент, 22 декабря 2015 г. С.302-304.
9. Султанов К.С. Математическая модель взаимодействия твердых тел с грунтом при их относительном сдвиге//Прикладная механика и техническая физика, Новосибирск. 1993, №1. С.40-48.
10. Султанов К.С. Нелинейный закон деформирования мягких грунтов//Прикладная математика и механика. Москва. 1998. Т 62, №3. С.503-511.
11. Султанов Карим Султанович, Исмоилова Сабида Исроиловна, Хазратова Тулганой Яшин кизи. Деформационный метод определения прочности хлопковой пряжи СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ, международной научной конференции, посвященной 110-летию со дня рождения профессора А.Г.Севостьянова (10 марта 2020 г.) Часть 2. - М.:РГУ им. А.Н.Косыгина, 2020. - 302 с
12. Х,азратова Т.Я., Акбаров Н.А. Технологик жараёнларда тукимачилик иплпрининг мустах,камлигини ошириш Тукимачилик саноатининг ривожланиш тенденциялари: муаммо ва ечимлари" мавзусида халкаро илмий-амалий конференция Термиз шаури 2021 йил
13. Исмоилова С.И.Хазратова Т.Я.Бегманов Р.А Нелинейный упруго-вязкопластический закон деформирования хлопчатобумажной пряжи «Актуальные проблемы инновационных технологий хлопкоочистительной, текстильной, легкой промышленности, полиграфии в контексте интеграции науки, образования, производства и их решения» ТИТЛ 18-19 май 2022 г.
14. С.И.Исмоилова, К.С.Султонов, Т.ЯДазратова, Ш.Э.Туланов Проявление прочности текстильных нитей при высоких скоростях их движения Проблемы механики, 2022, № 2, С. 19-33.
28
IPAKIPLARINIKVAZISTATIK CHO'ZISH PA YTIDA DEFORMATSIYALANISHINING EKSPERIMENTAL QONUNIYATI
Maqolada ipak iplarini kvazistatik cho'zish paytida deformatsiyalanishining eksperimental qonuniyati keltirilgan. Tajriba natijalari iplarni cho'zish paytidagi deformatsiyalar qonuniyati chiziqli emasligini ko'rsatilgan.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ ШЕЛКОВОЙ НИТИ ПРИ КВАЗИСТАТИЧЕСКОМ
НАГРУЖЕНИИ
В статье приведены экспериментальные закономерности деформирования шелковых нитей при их квазистатическом растяжении. Результаты опытов показывают, что закономерности деформирования нитей при их растяжении являются нелинейными.
EXPERIMENTAL DETERMINATION OF THE REGULARITY OF DEFORMATION OF SILK THREAD UNDER QUASI-STATIC LOADING
The article presents the experimental patterns of deformation of silk threads during their quasi-static stretching. The results of the experiments show that the patterns of deformation of the threads during their stretching are non-linear.
