Статьи»Ткани с эластомерным покрытием для мягких оболочечных конструкций»Не стандартизованные методы испытаний

Не стандартизованные методы испытаний

Добавлено 17.04.2014

Несмотря на обилие стандартизованных испытаний тканей с покрытием и используемых в их конструкции материалов, имеется достаточно много методик испытаний, носящих специфический характер или предназначенных для более глубоких исследований, приближенных к натуральным условиям применения в оболочечных конструкциях. Примерами могут служить методики испытаний образцов шитых швов при одноосном нагружении, потребовавшие срециальных исследований для определения формы образца, отличного от стандартного, исключающей снижения прочности за счет краевого эффекта (рис. 5.30.), методика испытания прорезиненных  тканей, используемых для изготовления гибких ограждений судов на воздушной подушке.

Рис. 5.30

Рис. 5.30.образец одноосного растяжения для испытания  прочности шитых швов

Сущность метода заключается в размещении образцов прорезиненных тканей в потоке воздуха, идуего от мощного вентилятора и определении времени до их истрепывания (так называемый метод «флагирования»). Очень часто приходится исследовать материалы в двухосном напряженном состоянии и создавать методики снятия нормальных  и касательных характеристик тканей с покрытиями, которые необходимы для раскроя деталей оболочек аэростатов и дирижаблей или для создания конструкций с очень жесткими требованими к отклонениям от формы (например, надувных радиолокационных антенн). Ввиду узкой области применения этих методов  испытаний, ограничимся только описанием сути методик и применяемого оборудования, а при заинтересованности читателей  - сделаем ссылку на первоисточник в списке литературы к данному разделу.

Двухосные испытания. Необходимо отметить, что для мягких листовых и рулонных материалов (пленок, резин, тканей, кож и их заменителей, армированных пленок, прорезиненных тканей, различного вида сетей ) государственными стандартами на прочность и деформативность предусмотрены лишь испытания образцов – полосок при одноосном растяжении, хотя в литературе можно найти множество публикаций  по методам и приборам для испытаний этих материалов при двухосном нагружении. Обзор этих методов еще в 1976 году сделал Н.Ф. Емельянов (Н.Ф. Емельянов. «О способах механических испытаний мягких листовых и рулонных материалов,»Сб. «Сообщения ДВВИМУ по судовым мягким оболочкам», вып. 34, ММФ СССР, ДВВИМУ им. Адм. Г.И. Невельского, г. Владивосток, 1976, с. 84 – 99). Родоначальником методов испытаний в двухосном напряженном состоянии были немецкие инженеры Р. Гаас и А. Дитциус (Гаас Р. Дитциус А. Растяжение материи и деформация оболочек мягких воздушных кораблей. Изд. Института ГВФ, Л, 1931.(пер. с немецкого). Они показали, что мягким оболочкам, в отличие от конструкций из традиционных жестких материалов, присущи большие деформации под действием сжимающих, растягивающих и изгибающих нагрузок.  Поскольку в условиях эксплуатации конструкционные  материалы оболочек   подвергаются двуосному растяжению, для правильного суждения о взаимозависимости между напряжениями и деформациями в ткани в целом необходимо также изучать их в условиях и двуосного растяжения,  и сдвига. Р. Гаас и А. Дитциус исследовали свойства однослойных и многослойных прорезиненных тканей при растяжении в одноосном и двухосном напряженном состоянии, изучили явления сдвига нитей, увеличения диаметра поперечного сечения, продольного укорочения и скручивания оболочки вследствие деформаций. Для проведения экспериментов они разработали конструкцию стендов и методики испытаний, в которых объектами исследований были «простой крест» (рис. 5.31.) для испытаний однослойных материалов, «сложный крест» (рис. 5.32) для многослойных материалов  и объемные цилиндрические образцы.(рис. 5.33.)

Рис. 5.31

Рис. 5.31. Образец «простой крест» для исследования напряженно-деформированного состояния прорезиненных тканей в двухосном напряженном состоянии

Рис. 5.32,  Рис. 5.33

Рис. 5.32 Образец «сложный крест» для определения деформационных характеристик многослойных материалов при двухосном растяжении

Рис. 5.32 Образец «сложный крест» для определения деформационных характеристик многослойных материалов при двухосном растяжении

Впоследствии методики определения деформационных характеристик прорезиненных тканей в двухосном напряженном состоянии были усовершенствованы, появились и  другие методы нагружения, позволяющие получать как однородные, так и неоднородные деформированные состояния. Многие из разработанных схем  дают возможность осуществлять нагружение с любой степенью двухосного растяжения:  от одноосной до симметричной двухосной. Известны также приборы, на которых реализуется растяжение только одной определенной степени двухосности.

Образцы, подвергающиеся испытаниям, изготавливаются в основном четырех видо: крестообразные листы, круглые плоские диски, образцы в виде широких прямоугольных полос и объемные образцы в форме круговых цилиндров с прямой образующей. Каждая из указанных форм имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Крестообразные образцы позволяют получать как однородные, так и неоднородные деформированные состояния при любых степенях двухосности. В процессе нагружения они обеспечивают свободный доступ для измерения удлинений и изменения толщины материала в рабочей части образца. Существенный недостаток образцов этой формы состоит в трудности исключения краевого эффекта в углах креста, что приводит к разрывам при натяжениях гораздо меньших разрушающих, найденных при испытаниях образцов других форм. Поэтому их нельзя использовать для оценки характеристик прочности. Как правило, их используют при определении деформационных характеристик материалов, оцениваемых в виде функции от растягивающих усилий и представляемых в виде нормальных характеристик.

Круглые плоские диски, зажимаемые по периметру, испытывают избыточным давлением газа или жидкости (по методикам, близким к стандартным методам испытаний газо- и водопроницаемости), а также механическим нагружением шариком или специальным пуансоном. Как и испытания крсстообразных образцов, методики этих испытаний имеют серьезные недостатки, главными из которых являются сложность непосредственного измерения удлинений вдоль нитей основы и утка, неоднородность напряженно-деформированного состояния и влияние краевого эффекта в районе зажимов. Поэтому по методикам испытания круглых плоских образцов нельзя получить достаточно достоверные характеристики материалов.

Имеется методика испытания образцов, выполенных в виде широких прямоугольных полос, которые испытываются одноосным растяжением, но за счет специальных приспособлений в них исключаются деформации сокращения образца в направлении, перпендикулярном растягивающему усилию. Этот метод получил название «стесненного растяжения». Основной его недостаток заключается в невозможности получения  напряженно-деформированных состояний, близких и равных к симметричному.

Цилиндрические образцы, подвергающиеся сложному нагружению внутренним давлением  с одновременным осевым растяжением или сжатием, в зависимости от соотношения нагрузок позволяют получить практически все виды растяжения, от одноосного до симметричного двухосного. К трудностям, препятствующим широкому освоению методик испытаний цилиндрических образцов является сравнительно большой расход материалов и трудозатрат на изготовление образцов и большая трудоемкость испытаний.

"Ткани с эластомерным покрытием для мягких оболочечных конструкций"
Авторский коллектив; Л.Е. Ветрова, к.х.н В.Ф. Ионова, П.В. Таскаева, к.т.н. А.Т. Титаренко, к.т.н. В.П. Шпаков
Под общей редакцией к.т.н. В.П. Шпакова

Фотогалерея

Новости

Изменение наименования

Учитывайте при оформлении документов...далее

С Новым 2018 годом и Рождеством!

Уважаемые коллеги и партнеры поздравляем Вас!...далее

Примите во внимание!!!

1 декабря отгрузка продукции производится не будет...далее

Все новости >>


Мы в СМИ



Прямая связь с руководством

Вы можете отправить сообщение руководству компании.

Форма обратной связи

Вы можете отправить нам сообщение

ОАО НИИРП