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梯形试样撕破强力取值方式的分析

撕破强力是检验织物物理性能的一项重要指标,不同的撕破方法由于其作用原理不同,获得的撕破强力值也不尽相同[1叫]。GB/T 3917.3—2009《纺织品织物撕破性能第3部分:梯形试样撕破强力的测定》作为一种常用的测定机织物撕破强力的方法,由于其适用范围中注明了适用于各种机织物,因此对于大多数机织物,无论其是否具有弹性都可以用此方法来测得其撕破强力。然而在实际检测中对于一些具有弹性、伸长变化较大的织物,采用标准中的取值方式获得的取值区间无法很好地代表被测试样的撕破过程。为此,采用不同取值方式对伸长率较小的织物及弹性织物分别进行测试,并对试验结果进行分析,以探索取值方式对不同织物测试结果的影响。

1试验部分
1.1材料和仪器
测试样品:取A~H共8组样品进行试验,其中样品A、G、H为弹性织物,其纬向纱线含有氨纶伸长较大,但经向纱线不含氨纶,可近似地看作伸长较小的织物。样品F也为弹性织物,其经、纬向均含有氨纶,伸长较大。样品B、C、D、E为伸长较小的织物。以5块试样的平均值作为每组样品的测试结果。
测试仪器:Instron5567型双臂万能材料试验机(美国Instron公司);数据采集处理软件Instron Bluehill2。
1.2测试方法
分别对伸长率较小的织物和弹性织物进行试样制备,依据标准要求剪取试样经向、纬向各5块。设定上、下夹钳间距25 l-rim,拉伸速度i00 mm/minl选择合适传感器使撕破强力的力值落在传感器满量程的10%~90%之间。
沿梯形的不平行两边夹持住试样,使切口位于上、下夹钳之间,并且使短边的切口处保持拉紧状态,长边处于折皱的状态[5]。
启动Instron万能材料试验仪,由电子记录装置自动记录撕破力值及夹钳位移,并绘制出位移一载荷曲线。依据拟定的取值方案在测得的位移一载荷曲线上确定具体的取值区间,计算当前区间内所有峰值的平均值,以此平均值作为当前试样的梯形撕破强力值。以5块试样的平均值作为当前样品的某一向梯形撕破强力。

2结果与讨论
首先对各种试样的位移一载荷曲线进行分析,然后以分析结果为基础制定出若干可行的取值方案,并依据其获得的试验结果来确定最合适的取值方案。
2.1位移一载荷曲线分析
2.1.1 两种曲线的整体趋势
选取弹性织物F和一般织物H作为试验样品进行测试的力值曲线如图1、图2所示。对于弹性织物当出现首峰值后,位移一载荷曲线会呈现出一个上升趋势;随着试验进行由于撕裂接近试样边缘使其撕破强力有所减小,位移一载荷曲线则会出现下降趋势。由于曲线中呈现上升趋势部分和下降趋势部分均为位移一载荷曲线的主要部分,因此可认为位移一载荷曲线整体表现为一个抛物线走势。
对于伸长率较小的织物当出现首峰值后,直至试样被完全撕破为止,其位移一载荷曲线并没有呈现出很大的波动,与弹性织物的位移一载荷曲线相比是比较平缓的。当撕破接近试样边缘时位移一载荷曲线会呈现出一个下降的趋势,因此可认为伸长率较小的织物位移一载荷曲线呈现出一个平稳的走势。
2.1.2两种曲线的位移坐标
从图1、图2两种位移一载荷曲线的位移坐标可看出,弹性织物的位移一载荷曲线其夹钳位移数值相比一般织物的位移一载荷曲线的夹钳位移数值要大出许多。其具体数值由弹性织物的弹性大小决定,即弹性越高的试样其整个位移~载荷曲线就越长,所对应的位移数值就越大。
2.1.3两种曲线中最大峰值的位置
在弹性织物的位移一载荷曲线中,由于曲线呈现出一个抛物线走势,因此其最大峰值均处于曲线出现下降趋势之前的峰值位置,如图1所示。
对于伸长较小的织物由于其曲线比较平缓,各峰值之间并没有多大差异,因此其最大峰值出现的置并不是固定的,而是依据试样本身的性质随机地出现在曲线中出现下降趋势之前的任意一个位置。

2.2取值方案确定
依据GB/T 3917.3—2009中的描述:当夹钳位移超过该值时,随着撕裂接近试样边缘撕破强力会减小,因此有效峰值是指出现在夹钳位移低于64 rain时的峰值[1]。可见,对于具有一定伸长率的织物而言,其有效峰值可看成是位移一载荷曲线出现下降趋势之前的所有峰值。
为确定最合适的取值方式,采取以下三种取值方案对梯形试样的撕破强力结果进行对比。
(1)取值方案A以GB/T 3917.3—2009的标准要求为基准,把位移一载荷曲线中的首峰值作为取值起点,以夹钳位移在64 IYlln时所对应的载荷作为取值终点,计算这一区间内所有峰值的平均值。
(2)取值方案B把位移一载荷曲线中的首峰值作为取值起点,以位移一载荷曲线中的最大载荷作为取值终点,计算这一区间内所有峰值的平均值。
(3)取值方案C把位移一载荷曲线中的首峰值作为取值起点,以位移一载荷曲线出现下降趋势之前的最后一个峰值作为取值终点,计算这一区间内所有峰值的平均值。
2.2.1 取值方案A的试验结果
以取值方案A作为试验取值方式获得的结果见表1。为能更直观地分析试验结果,测试结果保留至小数点后一位。此时的夹钳位移为标准要求的64。
2.2.2取值方案B的试验结果
以取值方案B作为试验取值方式获得的结果见表2,测试结果仍保留至小数点后一位。此时的夹钳位移为位移一载荷曲线中最大载荷所在峰值对应的夹钳位移。
2.2.3取值方案C的试验结果
以取值方案C作为试验取值方式获得的结果见表3,测试结果保留至小数点后一位。此时的夹钳位移为位移一载荷曲线出现下降趋势之前的最后一个峰值。
2.3取值方案的分析
分析表1~表3试验结果可看出,对于伸长较小的织物其有效峰值的区间有可能会出现在夹钳位移64mm之前;而对于伸长较大的织物,其有效峰值的区间往往大于夹钳位移64 mn2。
2.3.1 取值方案B与取值方案C
比较表2和表3可看出,对于伸长率较小的织物,尽管方案C所获得的撕破强力值大于方案B的,但差异并不大,而两种取值方案所对应的夹钳位移值则有较大的差别。这是因为样品B、样品E的伸长较小,在位移一载荷曲线呈现出下降趋势之前其整体趋势较平缓,位移一载荷曲线中的最大峰值是随机出现在这一区间里面的,这直接导致了方案B的取值区间的不确定性。表4中列举了以取值方案B为基准的样品E的具体试验数据。
从表4中可看出,最大峰值所对应的夹钳位移其离散程度较大,并直接导致了以取值方案B作为基准的取值区间也会随着夹钳位移的变化而变化,最终造成了每块试样平均峰值之间会存在一定的差异。表2和表3中样品C纬向的试验结果差异较大就是由于取值区间的大小而产生的差异。取值区间越宽,其计算出的平均峰值越能真实地反映当前试样的撕破力值;相反,以较小取值区间所计算出的平均峰值则不能真实反映当前试样的撕破力值。
对于弹性织物对比表2和表3可看出,各样品的纬向数据无论是平均峰值还是夹钳位移均没有太大的差异,这是由于弹性织物的位移一载荷曲线呈现为一个抛物线的走势,其最大峰值的位移与曲线出现下降趋势之前的最后一个峰值的位移是基本一致的。因此两种方案的取值区间也是基本一致的,其计算所得的撕破强力值也基本一致。但各样品的经向试验数据却存在一定差异,这是由于经向试样不含氨纶,其伸长较小,位移一载荷曲线在呈现出下降趋势之前处于一个平缓的状态,其最大峰值可能随机出现在这一区间里面的任意一个位置,并最终导致了结果的差异性。
2.3.2取值方案A与取值方案B
比较表1和表2可看出,对于伸长率较小的织物方案B所获得的撕破强力测试值较方案A的偏小但并没有太大差异;然而方案B的夹钳位移却比方案A的要小许多。虽然最大峰值所对应的夹钳位移的不确定性导致了方案B的夹钳位移要小于方案A的,但是由于曲线较为平稳,因此两种方案计算所得的撕破强力值也比较相近。
对于弹性织物,方案B试样经向的试验结果与方案A的相差无几,这是由于试样经向伸长较小,可以将其近似看作伸长较小的织物。而纬向试样由于其伸长率较大,因此取值方案B的夹钳位移要比取值方案A中所规定的64 min要大,即同一试样中方案B的取值区间要大于方案A的取值区间。由于位移一载荷曲线为抛物线型,可简单地得出夹钳位移64 l[1]rl'l-最大峰值所对应的夹钳位移这一区间内的所有峰值均比首峰值.夹钳位移64 mm这一区间内的所有峰值要高,


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