CC BY
7Результаты научных исследований
УДК 691.1: 620.16
Г.А. ЛАВРУШИН, д-р техн. наук, А.А. ПОПОВ, инженер (l_e_g@mail.ru), Дальневосточный технический университет им. В.В. Куйбышева; Л.А. СЕРЕБРЯКОВА, канд. техн. наук, Тихоокеанский государственный экономический университет (Владивосток); Е.Г. ЛАВРУШИНА, инженер, Владивостокский государственный университет экономики и сервиса
Закономерности накопления повреждений в иглопробивных нетканых материалах
Иглопробивные нетканые материалы отличаются от других видов нетканых материалов характерными особенностями: после иглопрокалывания волокна в материале сцепляются не только в плоскости холста, но и между отдельными слоями, образуя пространственную структуру; в иглопробивных материалах отсутствует связующий элемент (полимерное связующее или прошивная ткань), а средством связи являются сами волокна холста в виде «столбиков» соединения, представляющих собой цилиндрическую полость из уплотненного волокна. За счет этих особенностей фактически формируется механически устойчивая структура иглопробивного материала.
Плотность иглопробивных нетканых полотен зависит от плотности глубины прокалывания и толщины холста. Оптимальную величину плотности прокалывания устанавливали экспериментальным путем и принимали равной 0,16 мм, что обеспечивает эластичность и прочность композиционного материала подобного типа (вязально-прошивные и клеевые ткани).
Композиционные материалы формировали из вторичного сырья — рыболовецких канатов и сетей, которые после эксплуатации разволакнивали на специальных машинах. Предварительно канаты разрезали на отрезки длиной 60—80 мм. Подобные нетканые материалы, выполненные из капрона, предназначены для жилищного и дорожного строительства, фильтров, автомобилестроения, изделий обувной и текстильной промышленности.
В процессе эксплуатации иглопробивные нетканые материалы в различных изделиях под воздействием длительных растягивающих усилий в направлении толщины нетканого материала испытывают расслоение. Для изучения динамики разрушения соединений иглопро-бивания — «столбиков» проводили испытания на трех опытных материалах с различным соотношением вторичного и первичного сырья из капрона (отходы производства новых сетных орудий лова). Иглопробивное
Зависимость процесса накопления повреждений в нетканых материалах различного типа под воздействием нагрузки: 1 - I тип; 2- II тип; 3- III тип
нетканое полотно I типа содержало 70% вторичного и 30% первичного капрона; II типа — соответственно 90% и 10%; III типа — 100% вторичного капрона.
На основании проведенного исследования была построена математическая модель, описывающая процесс накопления повреждений в зависимости от нагрузки с выдержкой длительностью в 15 мин с учетом влияния содержания первичного сырья (рисунок).
Для III типа нетканого полотна математическая модель накопления повреждений имеет вид:
P = cnk, (1)
где Р — величина нагрузки; коэффициенты с = 5,196; k = 0,253 — постоянные материала; n — число разрушенных соединений — «столбиков».
Для описания процесса накопления повреждений в нетканых материалах I и II типов используется зависимость (1) с учетом поправочной функции, которая устанавливается из условия подобия графиков накопления повреждений и имеет вид:
Р = afc/kj, (2)
где Р = Р/Р*; P¡ — текущая нагрузка, Н; Р* = 10,2 Н — нормированная нагрузка; a = 1,03 и в = -1,213 — постоянные; k¡ — содержание вторичного капрона, %; k* = 100% вторичного капрона.
Согласно принятым допущениям выражение (1) с учетом поправочной функции имеет вид:
Р = cnka(k¡/kje. (3)
Анализ динамики процесса расслоения иглопробивного материала по его толщине показал, что нетканые полотна I и II типов, содержащие 10 и 30% первичного сырья соответственно, отличаются более высокой сопротивляемостью процессам разрушения соединительных элементов («столбиков»).
Изучение процессов расслоения волокнистых холстов при растягивающих, сдвиговых деформациях необходимо при исследовании долговечности и при оценке срока службы различных конструкций и изделий на основе иглопробивных нетканых материалов, в частности теплозащитных строительных материалов.
В целом предлагаемый подход к исследованию динамики деформационных процессов по толщине слоистых иглопробивных нетканых полотен для прогнозирования и обеспечения заданных показателей в зависимости от величины нагрузки и состава волокон представляет большой интерес для различных отраслей народного хозяйства.
Ключевые слова: иглопробивные нетканые материалы, динамика разрушения, математическая модель накопления повреждений.
Литература
1. Лаврушин Г.А., Серебрякова Л.А., Смолейчук И.М.
Свойства иглопробивных нетканых материалов.
Владивосток: ДВГАЭУ, 1998. 108 с.
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
68 январь 2010 ШГ^ШЫ *
