عنوان :

مقاله برش پارچه های تاری پودی

تعداد صفحات : ۱۰۸

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

رفتار برشی که یکی از تغییرشکلهای مهم فیزیکی – مکانیکی در پارچه است . رفتار برشی پارچه ، یکی از مهمترین خصوصیات ویژه ای است که در نمود و ظاهر پارچه تاری  پودی  دخیل است . قابلیت پارچه برای پذیرش تغییر شکل برشی ، یک حالت لازم برای تطابق آن روی سطوح سه بعدی می باشد ؛ این اصل پایه استفاده از پارچه های نساجی برای پوشاک انسان ، مصارف خانگی یا صنعتی دیگراست که به هر نوعی شکل دهی پارچه در آنها دخیل است.

مقاله حاضر در ۴ فصل طراحی شده است. در فصل اول مفهوم برش پارچه تاری پودی ، رفتار و منحنی مربوطه از نگاهی ساده در چند بخش مختلف به تفصیل تشریح می شود و در ادامه ارتباط برش با تغییر شکل خمشی پارچه ، روشن می گردد .

در فصل دوم ، سعی بر این است تا با معرفی و شناخت چند ابزار متداول از آزمایش برش پارچه، با اصول و شیوه کار دستگاه های آزمایش گر برشی پارچه، از قدیمی ترین روش تا جدید ترین روش که عکسبرداری و آنالیز تصویری این پدیده مهم مکانیکی پارچه می باشد، آشنا گردد.

در فصل سوم تغییر شکل برشی پارچه به وسیله روش تجزیه و تحلیل المان محدود (Finite Element Analysis ) بررسی می شود و مقادیر مختلف برش از جمله تنش برشی ، کرنش برشی و روابط آنها به وسیله محاسبات تئوریک آنالیزی بیان می گردد .

در فصل چهارم مدل ریاضی ارائه شده برای خصوصیات برشی ذکر می گردد ؛ تا از طریق آن و نمودار های قطبی حاصله ، خصوصیات برشی پارچه تاری پودی در جهت های مختلف تبیین گردد .

واژه های کلیدی: برش پارچه تاری پودی، شکل خمشی پارچه، دستگاه آزمایش گر برشی Kawabata، آنالیز تصویری برش پارچه، روش تجزیه و تحلیل المان محدود، نمودارهای قطبی مدل برشی

فهرست مطالب

مقدمه     ۱
فصل اول : رفتار عمومی برشی پارچه های تاری پودی     ۴
۱-۱-تغییر شکلهای پیچیده پارچه و معرفی پدیده برش     ۵
۱-۲-تعریف برش پارچه (Shearing)    ۷
۱-۲-۱- طبیعت برش     ۷
۱-۲-۲- مسأله عملی برش     ۱۶
۱-۳-منحنی برش پارچه     ۲۰
۱-۳-۱- منحنی رفت و برگشتی برش ( دو طرفه )    ۲۱
۱-۳-۲- منحنی برش یکطرفه     ۲۵
۱-۴-خصوصیات برش پارچه     ۲۸
۱-۴-۱- رفتار برش پارچه     ۲۸
۱-۴-۲ رابطه بین تغییر شکل برشی و خمشی پارچه     ۳۶
فصل دوم : روشهای آزمایشی برش پارچه های تاری پودی     ۳۸
۲-۱- مقدمه    ۳۹
۲-۲- روش آزمایشی Cusick     ۴۴
۲-۳- روش آزمایشی KES (سیتم ارزیابی کاواباتا)    ۴۹
۲-۳-۱- مقدمه    ۴۹
۲-۳-۲- تاریخچه پیدایش دستگاه KES .    ۵۰
۲-۳-۳- معرفی و شناخت آزمایش برش توسط دستگاه KES    ۵۲
۲-۴- روش آنالیز تصویری     ۵۹
فصل سوم : استفاده از روش آنالیز  المان محدود
در بررسی تغییر فرم برشی پارچه تاری پودی     ۶۶
۳-۱- مقدمه ای بر تجزیه و تحلیل تغییر شکل های پیچیده پارچه     ۶۷
۳-۱-۱- ساختمان پارچه و فرض پیوستگی آن    ۶۸
۳-۱-۲-  سیمای تغییر شکل پارچه    ۷۰
۳-۱-۳- اندازه گیری کرنش    ۷۲
۳-۱-۴-  اندازه گیری تنش    ۷۴
۳-۱-۵-  روابط تنش – کرنش    ۷۵
۳-۱-۶- حالتهای خاص    ۷۶
۳-۱-۷- بررسی اعتبار روابط     ۷۸
۳-۲- روشهای  المان محدود در مکانیک نساجی    ۸۰
۳-۲-۱-  مقدمه    ۸۰
۳-۲-۲- اصول آنالیز المان محدود ( با استفاده از نتایج آزمایش KES)    ۸۱
۳-۲-۳- محاسبات تئوریک آنالیز برش     ۸۳
۳-۲-۳-۱- تغییر شکل برش پارچه     ۸۳
۳-۲-۳-۲- توزیع کرنش برشی      ۸۴
۳-۲-۳-۳- توزیع تنش برشی     ۸۶
۳-۲-۳-۴- عناصر ثابت در معادله    ۸۸
۳-۲-۳-۵- مدول برشی    ۸۹
۳-۲-۳-۶- روش محاسبه مدول برشی (C33) با استفاده از مدول کششی (C22 )    ۹۱
فصل چهارم : خصوصیات برشی پارچه های تاری پودی در جهات مختلف پارچه     ۹۲
۴-۱- مقدمه    ۹۳
۴-۲-  مدلسازی برای خصوصیات برشی غیرهمگون (آنیزوتروپیک )    ۹۵
۴-۳- نمودارهای قطبی مدل برشی     ۹۷
۴-۳-۱-  صور عمومی‌    ۹۷
۴-۳-۲- اثردانسیته بافت بر روی برش پارچه     ۱۰۰
۴-۴- ارتباط بین سختی برشی و هیسترسیس در جهات مختلف پارچه     ۱۰۲
منابع و مراجع     ۱۰۵

منابع

[۱]j.w.s.Hearle,P.Grosberg,S.Backer, “structural mechanics of fibres,yarns and fabrics”,John wiley & sons,inc.,1969.

[۲]P.Grosberg and B.J.Park,”The mechanical properties of woven fabrics,part V :The initial modulus and the frictional restraint in shearing of plain weave fabrics”,Textile Res.J.(36),(MAY 1966).

[۳]Jinlian Hu,”structure and mechanics of woven fabrics”,The textile institute,first edition 2004.

[۴]G.E.Cusick,”the resistance of fabrics to shearing forces”,Journal of Textile institute. (52),(September 1961).

[۵]J.Domskiene and E.Starzdiene,”Investigation of fabric shear behaviour”,Fibres & textiles in Eastern Europe,June 2005.

[۶]Bengt Morner and Tryggve Eeg-olofsson , “Measurement of the shearing properties of fabrics”,Textile Res.J.(27),(August 1957).

[۷]Bengt Behre,”Mechanical properties of Textile fabrics,Part1:Shearing “,Textile Res.J. (31),(February 1961).

[۸]Kawabata evaluation system(KES),Brochure.

[۹]Jinlian Hu and Yi tong Zhang,”The KES

Shear test for fabrics”,Textile Res.J.(67)

(September 1997).

[۱۰]Bona,”Shear measurements of physical measurement methods on fabrics”,inQuality control Book.

[۱۱]D.W.Lioyd,”The analysis of complex fabric deformation”,in Mechanics of flexible fibre assemblies(edited by j.w.s.Hearle,j.j.Thwaites,and j.Amirbayat),sijthoff & noordhoff,1980.

مقدمه

پارچه های نساجی در هنگام استفاده های معمول و کاربرد های عملی ، مثل پوشش لباس ، مصارف خانگی و مصارف صنعتی ، تحت یک سری از تغییر شکل های پیچیده قرار می گیرد. این تغییر شکل ها شامل : افت پارچه ، چروک یا تا خوردگی ، کیفیت زیر دست، خمش پذیری و دیگر اثراتی است که مرتبط با اصول زیبایی پارچه می باشند .

پدیده برش، یکی از همین تغییر شکل های پیچیده است که در سطح پارچه اتفاق می افتد. به نظر می رسد که به این خصوصیت فیزیکی – مکانیکی پارچه به دلیل آنکه در ظاهر دیده نمی شود ، در قیاس با دیگر  فرم های تغییر شکل پارچه ، کمتر توجه شده است . در حالی که باید اذعان نمود که قابلیت منحصر به فرد پارچه برای پوشش سطوح سه بعدی ، در گرو همین پدیده می باشد .

توانایی پارچه برای پذیرش تغییر شکل برشی ، یکی از ملزوماتی است  که پارچه می تواند به عنوان پوشاک ، بر بدن انسان انطباق داشته باشد ، بدون آنکه ایجاد احساس ناراحتی کند پارچه به عنوان جسمی جدایی ناپذیر از نیاز های بشری مورد استفاده های گوناگون قرار می گیرد ، بدون آنکه اغلب مصرف کنندگان – و یا حتی برخی کارشناسان علم نساجی – اطلاع داشته باشند که کاربرد های ویژه پارچه در قیاس با دیگر مواد جهان پیرامون ، به پدیده برش مربوط است . رفتار برشی پارچه – با توجه به منابع موجود – نسبت به دیگر خصوصیات  و رفتار های پارچه کمتر  مورد ارزیابی قرار گرفته است و البته تا کنون هیچ استاندارد اجرائی برای آن تعیین نگردیده است .

در فصل اول مفهوم برش پارچه تاری پودی ، رفتار و منحنی مربوطه از نگاهی ساده در چند بخش مختلف به تفصیل تشریح می شود و در ادامه ارتباط برش با تغییر شکل خمشی پارچه ، روشن می گردد .

در فصل دوم ، به روش های آزمایشی مهمی که تا کنون برای ارزیابی خصوصیات  برشی  پارچه های تاری پودی در منابع ذکر شده اند ، پرداخته می شود ؛ که از این دست می توان به دستگاه آزمایش گر برشی Kawabata اشاره نمود که هم اکنون به عنوان روش پیشرو برای تعیین مقادیر مختلف برش ،  استفاده می گردد . همچنین در این فصل شیوه آنالیز تصویری برش پارچه که در سال ۲۰۰۵ ، به شیوه عکس برداری از پروسه برش مقادیر آن را ارزیابی می نماید ، نشان داده می شود .

در فصل سوم تغییر شکل برشی پارچه به وسیله روش تجزیه و تحلیل المان محدود (Finite Element Analysis ) بررسی می شود و مقادیر مختلف برش از جمله تنش برشی ، کرنش برشی و روابط آنها به وسیله محاسبات تئوریک آنالیزی بیان می گردد .

در فصل چهارم مدل ریاضی ارائه شده برای خصوصیات برشی ذکر می گردد ؛ تا از طریق آن و نمودار های قطبی حاصله ، خصوصیات برشی پارچه تاری پودی در  جهت های مختلف تبیین گردد .

فصل اول:رفتار عمومی برشی پارچه های تاری – پودی

۱-۱- تغییر شکلهای پیچیده پارچه و معرفی پدیده برش

پارچه های نساجی در هنگام استفاده و کاربردهای عملی ، تحت یکسری تغییرشکلهای پیچیده قرار می گیرند که این تغییر شکلها شامل افت پارچه ( Drape) ، زیر دست پارچه (Handle ) ، چروک شدن (Wrinkle ) یا تا خوردگی (Crease) و دیگر اثراتی که مرتبط با زیبایی پارچه است، می باشد. واضح است که مصرف کنندگان پارچه ها ، بازرگانان و یا تولید کنندگان منسوجات ، این سری از کیفیتهای پارچه را بصورت ذهنی و با تجربه عملی ارزیابی می کنند، اما اگر یک کارشناس نساجی بخواهد خصوصیات فیزیکی – مکانیکی و کیفیتی پارچه را مورد مطالعه قرار دهد
می بایست این تغییر شکلهای پیچیده را بطور عملی بررسی نماید در واقع مطالعه مکانیک ساختمانی پارچه ، تمامی این موارد را در بر می گیرد. ]۱[

یکی از خصوصیات بارز و مهم منسوجات ، خصوصیات خمش پذیری و انعطاف آنها در مقایسه با دیگر مواد در جهان پیرامون می باشد این خصوصیت ویژه پارچه ، ناشی از مواد تشکیل دهنده آن ، یعنی الیاف می باشد بطوریکه وقتی پارچه خم می شود ، الیاف می توانند در کنار هم حرکتی نسبی داشته باشند این حرکت نسبی می تواند بین تک تک الیاف مجاور و یا بین دسته های الیاف مجاور (نخ ) رخ دهد در واقع پارچه
– پارچه ای که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته است تاری پودی است –
می تواند تحت یک انحناء خم شود ؛ ولی اگر تحت دو انحناء یا بیشتر خم شود پدیده برش (Shear) ، رخ می دهد پس بطور کلی می توان این پدیده را بدین صورت توضیح داد : برش ، تغییر زاویه بین نخهای متقاطع است و همچنین به عنوان نتیجه خمش و تابیده شدن نخهای بین نقاط تقاطع نیز تعریف می شود. ]۴[

برای مطالعه مکانیک تغییر شکلهای پیچیده لازم است ابتدا مطالعات آزمایشگاهی و تئوریهای تغییر شکل مورد توجه قرار گیرند سپس این تغییر شکلها را به شکلهای ساده تر تبدیل نمود و در نهایت مبانی علمی  رفتار پارچه تحت تغییر شکلهای ساده بکار گرفته شود. ]۱[

مکانیسم برش پارچه ، بر خصوصیات دیگر تغییر شکلهای پارچه مثل افتایش ، خم پذیری و انعطاف و کیفیت زیر دست پارچه تأثیر گذار است. این نوع تغییر شکل بر خصوصیات فیزیکی – مکانیکی عملیاتی مثل کشش و خمش که در جهتهای تار ، پود یا دیگر جهات فرعی پارچه کاملا ً غیر یکسان هستند نیز تأثیر گذار است. کلا ً مصارفی که در حین استفاده از پارچه ، تنش در دو محور یا چند محور دخیل هستند یا مصارفی که تنش در حین استفاده بیشتر از حالت عادی تنش وارده به پوشاک است خصوصیت برشی تأثیر گذار است و بنابراین قابل ملاحظه است که این رفتار مهم مورد مطالعه قرار گیرد زیرا خواص برش ، نقش بسیار مهمی در خصوصیات فیزیکی مکانیکی پارچه بر عهده دارد .]۲[

۱-۲- تعریف برش پارچه (Shearing)

در هنگام استفاده از پارچه زمانیکه پارچه، تحت تغییر شکلهای پیچیده قرار
می گیرد رفتار برشی که یکی از تغییرشکلهای مهم فیزیکی – مکانیکی در پارچه است می تواند روشن کننده خصوصیت اجرایی و عملی پارچه باشد تغییر شکل برشی یکی از خصوصیات بارز پارچه نساجی می باشد که دیگر مواد به شکل ورقه نازک مثل کاغذ یا پلاستیک ، چنین قابلیتی ندارند این ویژگی پارچه را قادر می سازد تا تغییر شکلهای پیچیده را متحمل شود و توانایی پوشش بدن انسان را داشته باشد . همچنین خصوصیت برشی روی خم پذیری ، انعطاف پذیری و زیر دست پارچه تأثیر گذار است و نه تنها برای پارچه های تاری پودی که برای انواع کامپوزیت های
– پارچه های ترکیبی – نساجی نیز از مسائل حائز اهمیت می باشد. ]۵[

۱-۲-۱- طبیعت برش

اگر چه در نظر اول ، برش مفهومی بسیار ساده دارد اما در مطالعه جزئیات ، پیچیدگیهایی بوجود می آید. تحقیقات انجام شده توسط Trelor & Spivak در دانشگاه منچستر و Grosberg & Park در دانشگاه لیدز این موضوع را به شکل مطلوبی توجیه کرده است . برای طرح مسأله برش بهتر است در ابتدا کرنش برشی (Shear strain) که توسط Love(1927) و Jeager(1962) مطالعه شده است مورد بحث قرار گیرد .

کرنش برشی خالص عبارت است از تغییر شکل یک جسم بوسیله ازدیاد طول یکنواخت در یک جهت و انقباض در جهت عمود به آن که از این رو مساحت جسم ثابت باقی می ماند.

اگر کرنش در یک جهت باعث ازدیاد طول به اندازه  گردد طول خط  موازی با جهت ازدیاد طول ، به مقدار  می رسد و از آنجا که مساحت ثابت است خط  در زاویه عمود به آن کاهش طول داده و طولش به مقدار  می رسد در جایی که کرنش کم باشد مورد اخیر مساوی با  است که مقدار عددی کرنش برای ازدیاد طول و همچنین کاهش طول مساوی خواهد بود. با توجه به شکل ، دیده
می شود که چهار گوش abcd با حالت اریب در جهت کرنش اصلی ، تغییر شکل داده است  ، ولی مساحت آن تغییر نکرده است بنابراین اضلاع آن نسبت به حالت قبل دارای زاویه  خواهد بود ؛ و زوایا در گوشه ها به اندازه ۲ از مقدار  به مقدار  تغییر نموده است با توجه به قضیه فیثاغورث می توان بیان نمود که اضلاع چهارضلعی abcd به اندازه :

طولشان اضافه شده است که با بسط آن می توان نشان داد مقدار آن ،   می باشد حال اگر چهارگوش abcd را بچرخانیم به شکلی که یکی از اضلاع موازی جهت اصلی قرار گیرد کرنش برشی ساده آن در شکل (b .1 ) نشان داده شده است جابجایی واقعی یا برش گوشه های چهار ضلعی در جهتهای cg,bf,ae وdh  می باشد که موازی یکدیگرند .

با این تفاسیر اگر یک چهار وجهی در نظر گرفته شود که گوشه های آن به یکدیگر عمود و موازی با جهت برش ساده باشند بعد از اعمال برش ، شکل آن مطابق با شکل (c10) خواهد بود که این تغییر شکل در واقع ایده اولیه برش است که اضلاع آن در جهت عمودی با زاویه  هم جهت با برش ، زاویه دار می گردند مقدار کرنش برشیtg  است که می توان نشان داد مساوی با tg2 می باشد و برای کرنشهای کوچک،  خواهد بود .

بعد از ارائه یک نمایه از کرنش برشی ، نوبت به تنش برشی می رسد؛ تنش برشی عبارت است از نیروی وارده بصورت تانژانتی  به صفحه ( یا در طول یک خط اگر با صفحه های دو بعدی مواجه باشیم ) البته این پدیده بصورت متوازن انجام می شود یعنی نیرویی در جهت مخالف و در یک صفحه موازی با آن وجود دارد تا نیروی گشتاور ثانویه حاصل از آن، از چرخش جلوگیری نماید .

بعد از این توضیح ، واکنش ناشی از اعمال تنش برشی به یک نمونه پارچه مورد بررسی قرار می گیرد؛ در حالت کلی تغییر شکلهای پیچیده ای ناشی از بردارهای تنش ایجاد می گردد که مهمترین مسأله تغییر شکل در جهت تنش برشی است که به آن کرنش برشی (tg  ) گفته می شود و ارتباط بین این دو فاکتور منحنی تنش – کرنش می باشد این تنش سبب می شود نمونه بصورت آزادی برش پیدا نماید و بعد دیگر آن به شکل دلخواه تنظیم  شود همانند آزمایش استحکام که سبب می شود انقباض بصورت آزادانه در جهت دیگر رخ دهد.

در شکل (a.1) تعادل برش خالص که ترکیب تنش کششی مثبت و منفی در جهتهای عمود به یکدیگر می باشد نشان داده شده است اما برای حالتهای دیگر تغییر شکل برشی ، دارای توزیع کرنش کششی دقیقا ً یکسان و همگون نیست بلکه سبب ازدیاد طول در bd و فشردگی در طول ac می شود اما نکته بسیار مهم و قابل توجه این است که همراه با این کرنش ، تنش نیز وجود دارد و این موضوع موجب یک مشکل حقیقی می شود : پارچه های نساجی ، ورقه های نازکی هستند و تنش فشردگی  نمی تواند ایجاد شود بلکه به راحتی تورم یا بادکردگی (buckling) بوجود می آید. ]۱[

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .