CC BY
8TECHNICAL SCIENCES
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕКТОРНЫХ НАГРУЗОК НА УЗЛЫ И ЗОНЫ ШВЕЙНОГО ИЗДЕЛИЯ ВО
ВРЕМЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Туханова В.Ю.
Аналитик производственных систем компании M-Reason, г. Москва
RESEARCH VECTOR LOADS AND THEIR INFLUENCE ON GARMENT SEWING NODES AND
ZONES DURING OPERATION
Tukhanova V.
Production System Analyst clothes manufacturing, M-Reason, Moscow
Аннотация
В статье рассмотрен принцип векторного приложения нагрузки на швейное изделие во время эксплуатации. На основе анализа изделий в эксплуатации определены направления приложения нагрузок в узлах и зонах для различного ассортимента швейных изделий в зависимости от степени нагрузок в статике и динамике. Представлены факторы, влияющие на устойчивость конструкции швейного изделия.
Abstract
The article considers the principle of the load vector application on the garment during operation. On the basic of the analysis of products in operation, the article determines the loads application in nodes and zones for a different range of garments depending on the degree of loads in statics and dynamics. Moreover, it presents several factors influencing stability of garment design.
Ключевые слова: векторное приложение нагрузки, качество швейного изделия, устойчивость конструкции.
Keywords: load vector application, garment quality, garment construction stability.
Швейное изделие представляет собой струк- (климатические условия, направления внешних туру, состоящую из деталей, узлов, соединений, вы- нагрузок при эксплуатации). Согласно автору [1] полненных из определенных материалов и объеди- биомеханика движений тела человека имеет раз-ненных в единое целое - конструкцию, в связи с личные степени свободы (рис. 1). Многие исследо-чем качество швейных изделий определяют как ватели занимались оценкой факторов, влияющих на свойства их конструкций. Под конструкцией чего- деформационные характеристики швейных изде-либо понимают устройство и взаимное расположе- лий [3, 4]. Большинство исследований проводилось ние частей, состоящее из деталей, узлов, материа- на плоских образцах материалов, в то время как де-лов и соединений. формация швейного изделия происходит в несколь-
Во время эксплуатации на швейное изделие ких направлениях в зависимости от степени нагру-воздействуют как внутренние (анатомические зоны зок в статике и динамике. человека, вес изделия), так и внешние факторы
Рисунок 1 - Степени свободы биомеханики движений тела человека
Эксплуатация швейных изделий происходит в различных условиях. Следовательно, на прочность всей конструкции изделия и отдельных узлов, в частности, действуют разнообразные факторы [5]. Устойчивостью любого явления называют его способность достаточно длительно и с достаточной точностью сохранять те формы своего существования, при утрате которых явление перестает быть самим собой. В научной терминологии устойчивым называют не явление, а систему, в которой оно наблюдается. Под устойчивостью конструкции одежды, одетой на человека или манекен, понимается ее способность противостоять внешним силам, стремящимся вывести конструкцию из исходного состояния статического или динамического равновесия [5].
УА
При действии внешней силы изделие испытывает деформацию растяжения (одноосное, двухосное, многоосное, пространственное), сжатие, изгиб, срез, сдвиг и вдавливание, что в конечном итоге приводит к ухудшению внешнего вида изделия, деформации его конструкции. Согласно исследованиям [2] каждая точка материала имеет изменяющееся положение XI в мировом пространстве и фиксированную координату на плоскости (х1, у1, 21). Образуется непрерывная функция /(х, у, 2), которая отображается из плоских координат в мировое пространство. Для решения /(х, у, 2) применяют метод треугольника (рис. 2).
Рисунок 2 - Векторное определение точки приложения нагрузки в структуре материала
При исследовании характера соприкосновения одежды и тела человека [2] предложен способ воспроизведения объемного поля внешней силы вокруг поверхности ткани. Нормали из каждой вершины треугольника составляют поле силы; когда точка ткани входит в это поле силы, на следующем шаге времени применяется отталкивающая сила, чтобы точка отходила от треугольника ткани.
На основе анализа изделий в эксплуатации были определены направления приложения нагрузок в узлах и зонах для различного ассортимента швейных изделий. Векторы приложения нагрузок к швейным изделиям во время эксплуатации представлены на рисунке 3.
Рисунок 3 - Векторное приложение нагрузки к швейным изделиям: брюки и пальто
Одним из главных требований потребителя в настоящий момент являются эстетические показатели, стабильность и сохранение исходных свойств изделия. Потеря изделием во время использования первоначальных свойств связана в первую очередь с теми воздействиями, которым она подвергается со стороны внешней среды: механические нагрузки, влага, тепло и т.п. Под действием сил изделие деформируется, изменяя исходные размеры, форму и внешний вид. Механическому силовому воздействию материалы одежды и обуви при эксплуатации подвержены со стороны гравитационного поля Земли, человека и окружающей среды.
Если действие гравитации можно считать постоянным (зависит от широты местности и высоты над уровнем моря), то действие человека и внешней среды может быть статическим и динамическим. Их отличие друг от друга определяется скоростью действия на изделие внешней силы.
Деформация является показателем, характеризующим изменение размеров деталей изделия при действии внешней силы. Величина деформации деталей изделия (пакета материалов) зависит от параметра действующей силы, состава и строения материалов и в зависимости от стоящей задачи составляет от 2 до 20% и более процентов.
Векторное приложение нагрузки при эксплуатации
ч_)
Размеры конструкции и ее элементы
Собственная весовая нагрузка человека на шв.изд.
Растяжение материалов
Анатомические зоны человека
НАПРЯЖЕНИЕ
I
ОТДЫХ
Условия эксплуатации шв.изд.
Устойчивость конструкции швейного изделия в эксплуатации
Рисунок 4 - Взаимосвязь факторов, влияющих на устойчивость конструкции швейного изделия
При эксплуатации те, или иные участки швейного изделия подвергаются различным по характеру и силе нагрузкам. На основе результатов исследований [3, 4] можно выделить три основных типа форморазрушающих нагрузок. К первому типу относятся нагрузки растяжения. Зона расположения этих нагрузок - линии прорези карманов, спинка в области лопаток и сидения, полочка по краю борта. Ко второму типу относятся нагрузки кручения и изгиба, которые локализуются в области локтя, низа и манжеты рукава, отлета воротника. Третья группа форморазрушающих нагрузок - прогиб - имеет место в области груди, по окату рукава и др.
Исследование устойчивости конструкции швейного изделия [5, 6, 7] показывает, что наибольшая деформация и ее разрушение происходят при действии многократного растяжения. Вследствие этого оптимальный вариант конструкции узла
швейного изделия должен устанавливаться с учетом отношения узла к действию этой деформации. Взаимосвязь факторов, влияющих на устойчивость конструкции швейного изделия представлена на рисунке 4.
Анализ ряда работ показал, что деформация ткани на некоторых участках одежды, особенно прилегающего силуэта, существенно отличается от деформации при растяжении стандартных полосок, когда ткань, растягиваясь в направлении прикладываемой нагрузки, в перпендикулярном направлении только сужается. В этом случае метод перехода от деформации к нагрузке путем одноосного растяжения стандартных полосок на разрывной машине не позволяет определять действительные значения нагрузок, испытываемых тканью в одежде [3, 4].
Методы оценки свойств материалов направлены на изучения свойств испытуемого материала. Специфика производства швейного изделия требует знаний о взаимодействии пакета материалов в
различных узлах конструкции, особенно в изделиях, эксплуатируемых в экстремальных условиях. Узел швейного изделия является сложной системой, проведение испытаний которого намного сложнее испытаний отдельных материалов. Для решения этой проблемы разработан способ определения устойчивости конструкции узла швейного изделия [6]. В основе способа оценки устойчивости конструкции узла швейного изделия положен принцип векторной нагрузки на узел во время эксплуатации изделия. Условия испытаний приближены к реальным условиям эксплуатации швейных изделий. Информация о результатах проведенных испытаний содержится в базе данных «Проектирование устойчивости конструкций швейных изделий в эксплуатации» [7].
На устойчивость конструкции швейного изделия оказывают влияние: растяжение материалов, анатомические зоны человека, собственная весовая нагрузка, размеры конструкции и ее элементов, внешние нагрузки при эксплуатации и их направление. Исследования деформации материалов в швейном изделии показали, что на деформационные характеристики материалов влияют: характер движения человека, назначение изделия, направление приложения нагрузок на отдельные узлы и зоны изделия, среда эксплуатации.
The scientific heritage No 38 (2019) Список литературы
1. Капанджи А.И. Нижняя конечность: Функциональная анатомия. Том 2 М.: Эксмо 2010. - 352с.
2. Ascher U., Boxerman E. On the modified conjugate gradient method in cloth simulation // The Visual Computer. - 2003, Vol.19, Is.7-8. - p.526-531.
3. Голубева, Е. В. Разработка технологии получения деформационных характеристик деталей конструкций швейных изделий: дис. ... канд. техн. наук: 05.19.04 / РосЗИТЛП, Москва, 2011.- 190 с.
4. Зинковская. Е. В. Разработка технологии проектирования конструкции пакета одежды с заданными свойствами упругости: дис. ... канд. техн. наук: 05.19.04/ ГОУ ВПО РосЗИТЛП, Москва, 2003. - 151 с.
5. Туханова В.Ю., Тихонова Т.П. Исследование устойчивости конструкции узла швейного изделия // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2017. - №1. - с. 77-85.
6. Патент на изобретение RU № 2650612. Способ определения устойчивости конструкции узла швейного изделия / Туханова В.Ю., Тихонова Т.П.; заяв.: 27.02.2017; опубл. 16.04.2018.
7. Свидетельство о государственной регистрации базы данных №2019620989. Проектирование устойчивости конструкций швейных изделий в эксплуатации/ Туханова В.Ю.; заяв.: 16.04.2019; опубл. 05.06.2019.
