مدل انرژی خمش نخ

مدل انرژی خمش نخ – www.irantarjomeh.ir

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

یک مدل انرژی برای خمش نخ

چکیده

این مقاله یک مدل انرژی جدید را برای خمش نخ توصیف می کند. بر این مبنا، عبارات انرژی خمش و پیچش الیاف مورد توجه قرار می گیرند. مارپیچ ‌ها / منحنی های فنری (مارپیچی) الیاف می توانند به صورت طبیعی خمیده شوند. مارپیچ‌ های الیاف در یک نخ خمیده بوسیله بردار چرخش ایجاد می شوند. یکتایی پیچش در امتداد یک مارپیچ الیاف خمیده مورد بحث قرار می گیرند. با مجاز شمردن سرعت چرخش بردار چرخشی برای تغییر نمایی در امتداد مسیر الیاف، مسیر واقعی تر الیاف را می توان تعریف نمود و از نقطه تکین / یکتایی پیچش نیز اجتناب کرد. الیاف برای به حداقل رسیدن انرژی پتانسیل کل نخ خمیده می توانند واپیچش خود به خودی پیدا کنند. اثرات اصطکاک بین الیاف نادیده گرفته می شوند. کار تجربی بر روی خمش نخ برای تأیید اعتبار مدل جدید انجام شده است. بین تئوری و تجربی نیز تطابق مناسبی گزارش شده است.

واژگان کلیدی: مکانیک، مدل بندی، خمش، مارپیچ، نخ، پشم

یک مدل انرژی برای خمش نخ

مقدمه

در توسعه مدلهای تئوری برای پیش بینی خواص کششی و پیچشی نخ تک لا و دو لا از روشهای انرژی استفاده شده است (چوی و همکاران، b وa 1998)، تاندون و همکاران، b وa 1995). مزایای روش انرژی کاملا شناخته شده اند. اول اینکه، سهم منحصربفرد الیاف مورد توجه قرار می گیرد. علاوه بر این، از آنجا که انرژی یک کمیت عددی است، مدلهای پیچیده تغییر شکل را می توان بدون پدیدار ساختن پیچیدگی قابل توجهی در مدل بکار گرفت، یعنی آنکه نیروهای داخلی میان الیاف در یک نخ را می توان نادیده گرفت. با بکار بردن اصل حداقل انرژی پتانسیل (لانگهار، ۱۹۶۲)، رابطه تنش ـ کرنش نخ را می توان تعیین نمود. توصیف هندسی الیاف در نخ تغییر شکل یافته برای کارآمدی / موفقیت دیدگاه انرژی مهم می باشد. مکانیک مارپیچ یکتا (منفرد) گوکتب و همکارانش، ۲۰۰۰؛ لیف، ۱۹۷۹؛ لیف و تاندون، ۱۹۹۵؛ لیوسی و آون، ۱۹۶۴؛ تاندون، ۱۹۸۸؛ تائو، ۱۹۹۶) با استفاده از روش‌های نیرو و انرژی را نمی توان مستقیما در مسأله خمش نخ، هنگامی که اثر بر همکنش بین الیاف مهم است، بکار گرفت. اما این مورد اما مرجع خیلی خوبی را برای هندسه فرضی مارپیچ‌های الیاف در یک نخ خمیده فراهم می کند.

بردار چرخشی (باکر، ۱۹۵۲؛ چوی و همکارانش، b1998؛ فریستون و شابی، ۱۹۷۵؛ تربوآر، ۱۹۵۶) طبیعی ترین روش برای ایجاد مسیر الیاف در یک نخ خمیده از نظر خاصیت پیچیدن الیاف  می باشد. بردار چرخشی در امتداد محور نخ با سرعت زاویه ای  حرکت می کند. بطور سنتی (باکر، ۱۹۵۲؛ ترلوآر، ۱۹۵۶)، سرعت زاویه ای در هر حالت تغییر شکل نخ ثابت فرض می شود. این سرعت زاویه ای ثابت کاملا اختیاری است. این مطلب را می توان اثبات نمود که کاهش زیاد در انرژی مکانیکی با اصلاح تغییر سرعت زاویه ای حاصل می شود.

مدل انرژی خمش نخ

نتیجه گیری

در این بررسی یک مدل خمشی خالص نخ با معرفی دو درجه آزادی جدید یعنی تغییر سرعت بردار چرخشی و واپیچش خود بخودی الیاف ارائه شده است. این مدل بطور صحیح رابطه خطی بین ممان خمشی نخ و انحنای نخ را پیش بینی می کند. علاوه بر این، نتایج تئوری و تجربی مرتبه بزرگی یکسانی دارند که این امر بیان کننده آن است که در نظر گرفتن انرژیهای خمشی و پیچشی الیاف به جای انرژی کششی آنها در مدل خمشی نخ مناسب است. این مدل در خصوص رفتار خمشی نخ یک لای ریسیده شده پشمی به طور موفقیت ‌آمیزی مورد تایید قرار گرفته است.

خواص خمشی نخ یک لای منحصر بفرد کاملا متفاوت از خواص پارچه بافته شده، بویژه پارچه‌های دارای تراکم تار یا پود بالا  (sett) (رشته – نخ در سانتی متر)، می باشد چرا که خاصیت اصطکاکی نخ پس از بافته شدن به پارچه به شدت تغییر می کند. محدودیت مدل انرژی توصیف شده در این مقاله این است که نمی توان آن را بطور مستقیم در این مورد بکار برد. برای پارچه های حلقوی، وضعیت بسیار متفاوت است. نخ در یک پارچه حلقوی به طریق مشابهی خمیده می شود، گویی که در یک حالت آزاد (یعنی خارج از پارچه) بسر می برد. در نتیجه، مدل جدید خمش نخ را می توان در تعامل با مدل مکانیکی پارچه حلقوی بکار برد، بگونه ای که خواص پارچه را بتوان بر اساس خواص الیاف و پارامترهای نخ و پارچه پیش بینی نمود.