رفتار ویسکو الاستیک فرش ۱

رفتار ویسکو الاستیک فرش ۱ – www.irantarjomeh.ir

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

مطالعه رفتار ویسکو الاستیک فرش

 بخش ۱٫ دستگاه های اندازه گیری دینامیک در مدول تراکم ساده و دینامیک پیچیده فرش های تجاری

چکیده

قالی های خاب بریده / غیر حلقوی شامل یک فاز نخ خاب با کسر حجمی  و یک فاز بافت پایه با  قرار گرفته بصورت مزدوج / جفتی در سریهایی می باشند. مطلوبیت دینامیکی پیچیده آنها را می توان به عنوان جمع مطلوبیت هر دوی فازها بر مبنای این فرضیه به حساب آورد که مدل های مکانیکی این فازها در بردارنده مدل های Voigt هستند.

مقادیر آشکار مدول های دینامیکی پیچیده برای فرش های تجاری در محدوده فرکانس از ۰۵/۰ الی ۱ هرتز تحت کرنش فشاری کمتر از ۵۰% به وسیله روش لوپ هیسترزیس، مورد سنجش قرار گرفتند. نتایج حاصله نشان دهنده آن می باشندکه در این محدوده فرکانس، مقادیر مدول های دینامیکی پیچیده آنها وابسته به فرکانس مشاهده شده نیستند، بلکه در ارتباط با کرنش استاتیک کاربردی خواهند بود.

مقادیر مدول های دینامیکی پیچیده برای قالی / فرش های تجاری مشابه با مواد شبه – لاستیکی می باشند.

کلمات کلیدی: فرش یا قالی، مدول دینامیکی، ضریب پواسون، هیسترزیس (مکانیکی).

رفتار ویسکو الاستیک فرش ۱

۱- مقدمه

مقادیر فزاینده تولید فرش های تجاری سبب شده است تا مواد لیفی مختلفی برای آنها استفاده شوند. روش های آزمایش استاندارد جهت ارزیابی برخی از خواص فرش ها بر حسب کاربرد نهایی هنوز مشخص نشده است. بر این مبنا، خواص مکانیکی فرش های مختلف، نظیر ارتباط تنش- کرنش فشاری و ارتباط تنش- کرنش برشی، با استفاده از دستگاه تستر نوع کششی اینسترون (Instron)  و ملحقات آن سنجیده شده است.

در سال ۱۹۶۱، F.  C.  Aarper و همکاران اقدام به برآورد نیروهای کاربردی بر کف در طی راه رفتن مستقیم نمودند. آنها مشخص ساختند که در طی حرکت نیروهای فشاری و برشی بر روی زمین تحمیل می شوند.

این مقاله اقدام به مقایسه منحنی تنش- کرنش برشی فرش ها با دامنه نیروهای به کار گرفته شده بر روی سطح زمین می نماید. نتایج معرف آن هستند که دفرمه شدگی / تغییر شکل قالی عمدتا به واسطه تنش فشاری حاصل می گردد.

در این مقاله، رفتار فشاری ویسکو الاستیک فرش های تجاری با استفاده از مدول های دینامیکی پیچیده آشکار ارائه می گردند.

رفتار ویسکو الاستیک فرش ۱

۲- نمونه های آزمایشی و مدل مکانیکی فرش

نمونه های فرش که بر حسب محتوای لیف، مواد لیفی و ساخت متفاوت می باشند برای استفاده در این آزمایشات مهیا گردیدند. کلیه قالی های مورد آزمایش جزء انواع خاب- بریده به شمار می آیند. نخ های خاب حاصل آمده از الیاف کوتاه / استپل پشمی، پلی پروپلین، آکریلیک و کوردلال (cordelan) می باشند. مواد نخ های خاب و خواص برآورد شده نمونه های فرش در جدول ۱ نشان داده شده اند. نمونه های فرش بافته شده از الیاف سنتزی از نوع منگوله باف همراه با پشتی کنف دوبل و چسب لاتکس می باشند. قالی های پشمی نیز بر مبنای منسوج کنفی بافته شدند.

فرش های خاب بریده شامل دو فاز جفت شده به صورت سری و به شرح ذیل می باشند: یک فاز نخ خاب همراه با طول   و یک فاز نخ پایه با  که در شکل ۱- الف نشان داده شده است. رفتار مکانیکی دینامیک هر فاز به صورت ویسکوالاستیکی می باشد، که ترکیبی از کلیه حالات کشسانی، ویسکوزیته های داخلی و خارجی است. یک روش تحلیلی از مدل مکانیکی استفاده می نماید که متشکل از فنر قابل ارتجاع ایده آل، کمک فنر ویسکوز / گرانروی  ایده آل و اسلایدر / لغزنده اصطکاکی می باشد. فنر ها بر حسب قانون هوک (Hooke) استقرار یافته و کمک فنر نیز بر مبنای قانون نیوتن (Newton) است و اسلایدرها نیز معرف اصطکاک کولامب (Columb) هستند. در هر فاز، یک فنر، یک کمک فنر و یک اسلایدر به صورت موازی آرایش یافته و فاز نخ خاب و منسوج پایه، همان گونه که در شکل ۱- ب نشان داده شده است، به صورت سری به یکدیگر اتصال       می یابند.

رفتار ویسکو الاستیک فرش ۱

۳- ادواتی برای برآورد ویسکو الاستیک در روش فشاری و محاسباتی ثابت های ویسکو الاستیک قالی

ادوات بسیاری برای سنجش رفتار دینامیکی پولیمر سنگین و مواد الیاف طراحی شده اند، اما تنها ادوات اندکی برای سنجش دینامیکی در زمینه فشردگی وجود دارند، البته به استثنای سیستم هایی که برای سنجش مواد لاستیکی مورد استفاده قرار می گیرند.

رفتار ویسکو الاستیک فرش ۱

۴- نتایج تجربی

شکل های ۸ و ۹ نشان دهنده مدول های دینامیکی پیچیده آشکار  در محدوده فرکانس از ۰۵/۰ الی ۱ هرتز، برای قالی های بافته شده با نخ خاب پشمی و قالی های منگوله باف با نخ خاب مصنوعی به ترتیب با برآورد میزان رطوبت نسبی ۶۵ درصد، و دمای ۲۵ درجه سانتیگراد (سلسیوس) تحت کرنش های استاتیک مختلف می باشند. همان گونه که در این شکل ها دیده می شود،  و  تقریبا به صورت مستقل از فرکانس در محدوده فرکانس مشخص شده می باشند. از طرف دیگر، این مقادیر منوط به کرنش استاتیک کاربردی هستند.

رفتار ویسکو الاستیک فرش ۱

۵- مباحث

۱-۵٫ بحث ساختار دو فاز برای قالی

از طریق مقایسه فاز نخ قالی با یک فاز بافت پایه، می توان تفاوت در ترکیب نخ ها و چگالی آشکار بین این دو فاز را مشخص نمود. در نتیجه، این موضوع آشکار می باشد که مقادیر مشخص  متمایز از مقادیر  هستند. به منظور حاصل آوردن میزان تفاوت بین  و  ، مدول های دینامیک پیچیده بافت پایه، پس از نخ های خاب بصورت دقیقی از قالی بریده شده و با استفاده از این ادوات مورد سنجش قرار گرفتند. از این طریق، مدول های دینامیکی پیچیده برای فاز نخ خاب،  رامی توان از مقادیر برآورد شده  و  با استفاده از معادله ۱ محاسبه نمود.

رفتار ویسکو الاستیک فرش ۱

۶- نتیجه گیری

برای انجام آزمایشات مربوطه ابزارهایی طراحی شد تا قابلیت ارزیابی رفتار ویسکو الاستیک فشاری قالی ها فراهم شود. با استفاده از این ابزارها، مقادیر آشکار مدول دینامیکی پیچیده با استفاده از روش لوپ هیسترزیس برای برخی از انواع فرش های خاب بریده با فرکانس در محدوده از ۰۵/۰ الی ۱  هرتز، تحت تنش – کرنش کمتر از ۶۰%، مشخص شد.

در این آزمایش، ساختار فرش خاب بریده به عنوان یک سیستم مخلوط ساده ای تلقی می گردد که شامل یک فاز نخ خاب و یک فاز بافت اصلی است که به صورت سری با یکدیگر ترکیب و درهم بافته شده اند. این فرش دقیقا همانند ماده متخلخلی رفتار می نماید که هنگام تراکم یا فشردگی کامل از هیچ گونه فاز هوای بسته ای برخوردار نخواهد بود.

جهت تشرح رفتار فشاری قالی خاب بریده، این مطالعه مدل مکانیکی فرش را به عنوان یک مدل ویگوت (Voigt)، که مشخص کننده ویسکوالاستیسیته خطی می باشد، در نظر می گیرد. از نظر ویژگی عملی رفتاری، این فرش به وسیله ویسکوالاستیسیته غیر خطی که در شکل ۵ د نشان داده شده است تشریح می گردد. پس از آن، توسعه یک روش تجربی جهت ارزیابی رفتار ویسکو الاستیک غیر خطی فرش ضروری می باشد.