基于單縫法研究拉伸速率對(duì)織物撕裂曲線的影響

程浩南

（1.江西服裝學(xué)院，江西南昌330201；2.江西省現(xiàn)代服裝工程技術(shù)研究中心，江西 南昌330201）

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基于單縫法研究拉伸速率對(duì)織物撕裂曲線的影響

程浩南1，2

（1.江西服裝學(xué)院，江西南昌330201；2.江西省現(xiàn)代服裝工程技術(shù)研究中心，江西 南昌330201）

摘要：選用3種不同規(guī)格的織物，利用單縫法對(duì)織物進(jìn)行抗撕裂性能測(cè)試，其中只調(diào)整了拉伸速率的大小，其它條件不變。對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，結(jié)果顯示：織物在被撕裂的過程中拉伸速率對(duì)撕裂曲線會(huì)產(chǎn)生一定的影響，且不同撕裂曲線類型產(chǎn)生的影響不同，同一類型撕裂曲線由于撕裂方向不同產(chǎn)生的效果也不同。特別是當(dāng)織物的經(jīng)緯密度較大，且紗線強(qiáng)力不勻率較低，產(chǎn)生的是均勻撕裂曲線，其與常見撕裂曲線和集束撕裂曲線相比，受到拉伸速率的影響最小。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)慰p法；拉伸速率；撕裂曲線

服裝面料在穿著和使用過程中，當(dāng)織物受到集中負(fù)荷作用時(shí)會(huì)出現(xiàn)被撕裂的現(xiàn)象，這直接影響服裝面料的使用壽命和外觀。有許多學(xué)者在織物抗撕裂方面做出了大量的研究[1]：儲(chǔ)才元、陳峰對(duì)舌形法、梯形法兩種不同類型的撕裂破壞機(jī)理作了分析，得到了單縫法和梯形法撕破強(qiáng)力的理論表達(dá)式；劉宏偉運(yùn)用數(shù)學(xué)理論結(jié)合力學(xué)方法對(duì)織物的撕裂機(jī)理進(jìn)行了探討，揭示了織物撕裂現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)，同時(shí)分析了纖維材料、紗線性能和織物組織等對(duì)織物撕裂強(qiáng)度的影響，得出影響織物撕裂強(qiáng)度的因素；馬倩、王可利用商業(yè)用有限元軟件ABAQUS模擬采用單縫撕裂法對(duì)不同織物進(jìn)行抗撕裂測(cè)試，得到撕裂三角區(qū)的最終破壞形態(tài)和織物的撕裂載荷——位移曲線，且有限元模擬的織物撕裂三角區(qū)的最終破壞形態(tài)及織物的撕裂載荷—位移曲線與試驗(yàn)結(jié)果有很好的一致性，可以利用有限元軟件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)具有高撕裂強(qiáng)度的織物。但是，有關(guān)織物撕裂的研究大多集中在撕裂原理和測(cè)試方法改進(jìn)方面[2-8]，有關(guān)織物抗撕裂性能測(cè)試過程中，拉伸速度對(duì)撕裂曲線影響的研究卻鮮有報(bào)道。

根據(jù)織物在基于單縫法撕裂法進(jìn)行抗撕裂實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)因?yàn)榧喚€的滑動(dòng)、撕裂三角區(qū)紗線的聚積量以及非拉伸系統(tǒng)紗線從織物中抽出的情況不同，將產(chǎn)生的撕裂曲線根據(jù)峰形不同分為均勻撕裂曲線、常見撕裂曲線和集束撕裂曲線三大類[9]。本實(shí)驗(yàn)采用單縫撕裂法對(duì)不同規(guī)格的織物進(jìn)行抗撕裂性能的測(cè)試，探討拉伸速度對(duì)不同類型撕裂曲線影響，為織物撕裂曲線分析的進(jìn)一步研究提供理論參考。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)選用3種不同規(guī)格的實(shí)驗(yàn)材料，具體規(guī)格見表1。

表1　實(shí)驗(yàn)材料的規(guī)格

1.2實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)儀器：電子織物強(qiáng)力儀 （山東萊州電子儀器有限公司）。

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《GB/T3917.2-2009紡織品織物撕破性能第2部分：褲形試樣 （單縫）撕破強(qiáng)力的測(cè)定》中所規(guī)定的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備，每種織物經(jīng)、緯向各取5塊試樣。織物取樣具體尺寸：長(zhǎng) （200± 2）mm，寬50mm。

（2）在溫度為 25℃，濕度為 65%的恒溫實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（3）將拉伸試驗(yàn)儀的隔距長(zhǎng)度設(shè)定為 100 mm。

（4）將試樣的每條褲腿各夾入一只夾具中，切割線與夾具的中心線對(duì)齊，試樣的未切割端處于自由狀態(tài)。注意保證每條褲腿固定于夾具中使撕裂開始時(shí)是平行于切口且在撕力所施的方向上。試驗(yàn)不用預(yù)加張力。

（5）開動(dòng)儀器，設(shè)定拉伸速率分別為50 mm/min、100mm/min、150mm/min和200mm/ min，將試樣持續(xù)撕破至試樣的終點(diǎn)標(biāo)記出。隔距每增大0.05mm記錄一次跟蹤力值，最后在Excel中輸出數(shù)據(jù)。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1拉伸速度對(duì)均勻撕裂曲線的影響

出現(xiàn)均勻撕裂曲線的織物在撕裂過程中紗線滑移距離很小，紗線斷裂的過程接近于逐根斷裂，撕裂曲線較為緊密均勻，且撕裂峰的波動(dòng)范圍也相對(duì)較小。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，1#織物在撕裂過程中產(chǎn)生的是均勻撕裂曲線。

2.1.1不同拉伸速率下經(jīng)向撕裂曲線

圖1為1#織物經(jīng)向撕裂曲線。其中，a表示拉伸速率50mm/min下的撕裂曲線，b表示拉伸速率100mm/min下的撕裂曲線，c表示拉伸速率150mm/min下的撕裂曲線，d表示拉伸速率200mm/min下的撕裂曲線。為了便于同種織物在不同拉伸速率下撕裂曲線的對(duì)比，在圖中對(duì)速率為 100mm/min、150mm/min、200mm/ min的撕裂曲線的縱坐標(biāo)平行上移。

圖1　1#織物經(jīng)向撕裂曲線

從圖1中可以看出拉伸速率的變化對(duì)1#織物經(jīng)向撕裂破壞的影響較小，撕裂曲線間沒有明顯的差異。這是因?yàn)?#織物的緯密較大，紗線的細(xì)度小，紗線的強(qiáng)力不勻率較小，在織物拉伸過程中，不斷的提高拉伸速率，緯紗的滑動(dòng)距離都很小，沒有明顯變化。

2.1.2不同拉伸速率下緯向撕裂曲線

圖2為1#織物緯向撕裂曲線，從圖中可以看出緯向撕裂曲線較經(jīng)向撕裂曲線均勻撕裂特征更為明顯，拉伸速率對(duì)撕裂曲線的影響更小，曲線中不屬于撕裂峰的曲線波動(dòng)很少。這是因?yàn)樵诳椢锞曄蛩毫牙爝^程中，經(jīng)紗由于密度較大，紗線之間的摩擦作用較強(qiáng)，在被拉斷的過程中不容易產(chǎn)生滑移，拉伸速率不斷提高并沒有改變這一趨勢(shì)。

圖2　1#織物緯向撕裂曲線

2.2拉伸速度對(duì)常見撕裂曲線的影響

常見撕裂曲線是織物在撕裂過程中紗線有一定程度的滑動(dòng)，紗線在撕裂三角區(qū)部分會(huì)出現(xiàn)一定量的聚積，部分紗線是逐根斷裂，也會(huì)出現(xiàn)少量束紗線的斷裂，撕裂曲線不規(guī)則。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示：2#織物在撕裂過程產(chǎn)生的是常見撕裂曲線。

2.2.1不同拉伸速率下經(jīng)向撕裂曲線

圖3為2#織物經(jīng)向撕裂曲線。從圖中可以看出撕裂曲線前部分的上升段較長(zhǎng)，這表明織物經(jīng)向彈性伸長(zhǎng)較大。對(duì)比圖中 a、b、c和d四條撕裂曲線，可以看出拉伸速率的變化對(duì)撕裂破壞的影響較小，撕裂曲線間差異較小。

圖3　2#織物經(jīng)向撕裂曲線

2.2.2不同拉伸速率下緯向撕裂曲線

圖4為2#織物緯向撕裂曲線，從圖中可以看出緯向撕裂曲線較經(jīng)向撕裂曲線常見撕裂特征更為明顯，曲線中不屬于撕裂峰的曲線波動(dòng)很少，且不同拉伸速率下緯向撕裂曲線與經(jīng)向撕裂曲線相似。拉伸速率的改變對(duì)此類織物撕裂性能影響較小。

圖4　2#織物緯向撕裂曲線

2.3拉伸速度對(duì)集束撕裂曲線的影響

織物在撕裂過程中受到作用力的紗線有明顯滑動(dòng)，紗線在撕裂三角區(qū)域大量聚積，并且非拉伸系統(tǒng)紗線會(huì)出現(xiàn)從織物中抽出的現(xiàn)象，伴隨著出現(xiàn)較多束紗線的斷裂，撕裂曲線由一系列的小峰間或幾個(gè)大峰構(gòu)成，峰與峰之間的差異很大，這就產(chǎn)生了集束撕裂曲線。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示：3#織物撕裂過程產(chǎn)生的是集束撕裂曲線。

2.3.1不同拉伸速率下經(jīng)向撕裂曲線

圖5為3#織物的經(jīng)向撕裂曲線。從圖中可以看出，拉伸速率的變化對(duì)撕裂破壞有著明顯的影響，撕裂曲線差異很大，拉伸速率越小，紗線在撕裂三角區(qū)聚積量越多，紗線越容易從織物中被抽拔出的現(xiàn)象越明顯，最大撕裂強(qiáng)力也就越大；相反，拉伸速率越大，紗線在撕裂三角區(qū)聚積量也就越少，紗線越容易從織物中被抽拔出的現(xiàn)象越少，最大撕裂強(qiáng)力越小。

圖5　3#織物經(jīng)向撕裂曲線

2.3.2不同拉伸速率下緯向撕裂曲線

圖6為3#織物的緯向撕裂曲線。從圖中可以看出，織物緯向撕裂曲線屬于常見撕裂曲線的范疇，且拉伸速率對(duì)織物撕裂強(qiáng)力影響較小。

圖6　3#織物緯向撕裂曲線

3　結(jié)論

（1）織物在被撕裂的過程中拉伸速率對(duì)撕裂曲線會(huì)產(chǎn)生一定的影響，且不同撕裂曲線類型產(chǎn)生的影響不同，同一類型撕裂曲線由于撕裂方向 (經(jīng)向和緯向）不同產(chǎn)生的效果也不同。

（2）特別是當(dāng)織物的經(jīng)緯密度較大，且紗線強(qiáng)力不勻率較低時(shí)，產(chǎn)生的是均勻撕裂曲線，其與常見撕裂曲線及集束撕裂曲線相比，受到拉伸速率的影響最小。

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中圖分類號(hào)：TS101.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A

doi:10.3969／j.issn.1672-500x.2016.02.002

文章編號(hào)：1672-500X(2016)02-0005-05

收稿日期：2016-03-22

作者簡(jiǎn)介：程浩南 （1986-），男，河南周口人，碩士，助教，研究方向?yàn)榧徔棽牧细男约皽y(cè)試技術(shù)的改進(jìn)。

RESEARCH ON FABRIC TEARING PEAK DIGITIZED DISCRIMINATION BASED ON MATLAB

CHENG Hao-nan1，2
( 1. Jiangxi Institute of Fashion Technology， Nanchang Jiangxi 330201， China; 2. Jiangxi Provincial Modern Research Center of Clothing Engineering Technology， Nanchang Jiangxi 330201， China )

Abstract:Three different experimental fabric materials， by electronic fabric strength tester to test the specimen single slit fabric tear strength， which only resized the stretch rate， the other conditions remained unchanged， then summarized the real test data in experiments. The results show that， during tearing stretching rate will have some influence on the tear curve， different tear curves generate different effect， same tear curves can also generate different effect when different tear directions are different. Especially when a large thread count fabric， yarn strength and low unevenness， the resulting curve is even torn， as compared with the curve and the cluster common tear curve which affected by the stretching rate are minimized.

Keywords:single-rip tear， stretching rate， tearing peak