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东华大学研究生论文 摘要 双轴向经编织物拉伸试验方法的研究 摘要 本论文结合双轴向经编织物在土木工程上的实际应用,对经平 双轴向经编织物的拉伸试验方法进行了分析研究。论文主要针对织 物拉伸过程中在钳口处的“滑脱现象提出了对策;并且详细描述 了经平双轴向经编织物在拉伸过程中的“颈缩 现象,及其产生的 原因和影响因素。最后对影响拉伸试验重演性的因素进行了分析, 为将来制订适合于双轴向经编织物的拉伸试验方法提供了理论依 据。 首先通过单纱拉拔对比试验以及使用不同衬垫物时试样的拉伸 对比试验,得到了一种较合理的防止试样在夹头处打滑的方法,即 在试样上预留的夹持段各贴两条医用橡皮膏,然后再在试样表面包 覆砂纸,并使砂纸的光滑面与试样接触的方法,该法即能防止试样 强力受损或者在钳口处造成应力集中,又能有效地防止试样在夹头 处打滑。 其次通过对不同粗细、不同衬经( 衬纬) 密度的涤纶经平双轴 向经编织物的拉伸过程的观察及对其拉伸曲线和拉伸试验结果的分 析,针对经平双轴向经编织物拉伸时存在的“颈缩 现象进行了描 述和分析,结果表明:当衬经纱和地组织纱线强力相差不大时,试 样在纵向拉伸过程中存在明显的“颈缩现象,同时拉伸过程中地 东华大学研究生论文摘要 组织承受的强力不可忽略,地组织发生了严重的解体,最终试样因 地组织解体而导致破坏。故在这种情况下,受到“颈缩 和地组织 的“解体两方面因素的影响,试样中单纱断裂的不同时性加剧, 衬经纱的强力利用率较低。而当衬经纱和地组织纱线强力相差较大 时,试样在纵向拉伸时受“颈缩影响较小,衬经纱在拉伸过程中 承受了大部分的拉力,地组织仅发生小范围脱散,最终试样因衬经 纱中大部分的单纱发生同时断裂而破坏,故衬经纱的强力利用率高。 另外,论文还通过对不同试样宽度、不同粗细的衬经纱以及采 用不同拉伸速度的经平双轴向织物的“颈缩率”的比较,发现上述 这些因素包括地组织的结构都对“颈缩率有影响。随着拉伸速度 的增大,“颈缩 现象越来越严重;随着试样宽度的增大,“颈缩 的影响不断减小。相同密度的情况下,衬经纱细度越粗,“颈缩现 象越不明显,甚至消失。地组织若采用类似编链组织的相邻纵行之 间不存在延展线的经编组织则不会产生“颈缩的现象。 论文从拉伸速度、试样宽度、预加张力以及织物中衬经纱的粗 细的角度对影响拉伸试验重演性的因素进行了分析。试验表明,采 用5 0 r a m 的试样宽度以及2 0 r a m r a i n 的拉伸速度对提高双轴向织物 拉伸试验的重演性是最有利的,并且试样中衬经纱越粗,则试验的 重演性越好。 最后,笔者通过s p s s 软件对试样宽度和拉伸最大力之间的关系 建立了回归方程,从而通过试验测得的强力预测土工织物在实际使 用过程中的强力。并对不同的经平双轴向经编织物分别采用了标准 东华大学研究生论文 摘要 线性三元件模型和非线性三元件模型进行拉伸曲线的拟合,结果表 明,标准线性三元件模型较非线性三元件模型能更好地模拟经平双 轴向经编织物的拉伸特性。且对于高强涤纶经平双轴向经编织物而 言,用直线拟合其拉伸曲线的效果较好。 关键词:双轴向经编织物,土工织物,防止打滑,颈缩,拉伸 试验重演性,模型拟合 东华大学研究生论文 r e s e r c ho nt h et e s tm e t h o df o r t e n s i l ep r o p e i 之t i e so f b i a x i a lw a r pk n i tf a b r i c s a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , b i a x i a lw a r pk n i t t e df a b r i c sa p p l i e df o r g e o t e x t i l e sa r e i n v e s t i g a t e d o i lt e s tm e t h o df o r t h e i r t e n s i l e p r o p e r t i e si no r d e rt o p r o v i d es o m ea d v i c e sf o rf u r t h e rs t u d yw h i c ha i m s t om a k eap r o p e r s t a n d a r do ft e s tm e t h o df o rb i a x i a lw a r pk n i tf a b r i c s t e n s i l ep r o p e r t i e s w o r k i n go u ta ne f f e c t i v ew a yt op r e v e n ts p e c i m e nf r o ms l i p p i n gi n t h ec l a m pw h e nt h es p e c i m e ni su n d e ru n i a x i a lt e n s i o n , d e s c r i b i n g l a t e r a lc o n t r a c t i o n so ft r i c o tb i a x i a lw a r p - k n i t t e ds p e c i m e nw h e ni ti s u n d e rl e n g t h w i s e t e n s i o n , i n v e s t i g a t i n gh o wt h el a t e r a lc o n t r a c t i o n s i n f l u e n c et h em a x i m a ls t r e n g t ho fs p e c i m e na r et h em a i nt a r g e t sf o rt h i s p a p e r a l s ot h ef a c t o r sw h i c hi n f l u e n c et h er a t i oo fl a t e r a lc o n t r a c t i o n s a n dt h er e p e a t a b i l i t yo ft e n s i l et e s ta r ea n a l y z e d f i r s t , s i n g l e dpi n s e r t i o na n db i a x i a lpk n i tspecimensmgleg w a r pw a r ds d e c l m e l l c o v e r e db yd i f f e r e n tk i n d so fm a t e r i a l sa r eb e i n gs t r e t c h e di no r d e rt og e t i v 东华大学研究生论文 t h eb e s tw a yt op r e v e n t i n gs p e c i m e nf r o ms l i p p i n gi nt h ec l a m pb y c o m p a r i s o n i tt u r n so u tt h a ts t i c k i n gt w os t r i p so fm e d i c a la d h e s i v e p l a s t e ro n t h ep l a c ew h e r et h es p e c i m e ni sc l i p p e db yt h ec l a m pa n da l s o l e t t i n gi tb ec o v e r e db ys a n dp a p e rc a nn o to n l yp r e v e n tt h es t r e n g t ho f s p e c i m e nf r o mb e i n gi m p r o p e r l y r e d u c e do r r e s u l t i n g i ns t r e s s c o n c e n t r a t i o n sb u ta l s op r e v e n tt h es p e c i m e nf r o ms l i p p i n ge f f e c t i v e l y s e c o n d , t r i c o tb i a x i a lw a r pk n i tf a b r i c sw i t hw a r pi n s e r t i o ni n d i f f e r e n tf i n e n e s so rd i f f e r e n td e n s i t ya l eb e i n go b s e r v e di nt h e i rt e n s i l e f a i l u r ep r o c e s s i tt u r n so u tt h a tt h ei m p a c to fl a t e r a lc o n t r a c t i o n so nt h e m a x i m a ls t r e n g t ho fs p e c i m e nd e p e n d so nt h es t r e n g t hc o m p a r i s o n b e t w e e nw a r pi n s e r t i o na n dg r o u n dy a m i ft h e r ei sn o tb i gd i f f e r e n c e b e t w e e nt h es t r e n g t ho fw a r pi n s e r t i o na n dt h a to fg r o u n dy a r n , l a t e r a l c o n t r a c t i o n sw i l lb eo b v i o u si nt h et e n s i l ef a i l u r ep r o c e s s u n d e rt h i s c i r c u m s t a n c e , t h eb a s i cs t i t c hw i l lp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nb e a r i n gt h e s t r e s sa n dw i t ht h es p l i t t i n ga n ds e p a r a t i n go ft h eb a s i cs t i t c h , t h e s t r e n g t h o fs p e c i m e nw i l ld e c l i n et o b r e a k i n gs t r e n g t h s o t h e u n s i m u l t a n e i t yo ff i l a m e n tb r e a k - u pw i l lb ea g g r a v a t e da n dt h eu s a g e f a c t o ro ft h es t r e n g t ho fs i n g l e dw a r p 迁训o nw i l lb ei n c l i n e d u n d e r t h ec o n t r a r yc i r c u m s t a n c e ,l a t e r a lc o n t r a c t i o n sa l en o to b v i o u si nt h e t e n s i l ef a i l u r ep r o c e s s ,t h ew a r pi n s e r t i o nw i l lb e a rt h em a j o rp a r to f s t r e s sa n dt h eb a s i cs t i t c hw i l lj u s tl a d d e ri ns m a l lr a n g e s p e c i m e n r e a c h e si t sm a x i m a ls t r e n g t hb yi a s o nt h a tm o s tf i l a m e n t si nw a r p v 东华大学研究生论文 i n s e r t i o n sb r e a k ss i m u l t a n e o u s l y t h eu s a g ef a c t o ro ft h es t r e n g t ho f s i n g l e dw a r pi n s e r t i o ni sv e r yh i g h t h e nt h er a t i oo fl a t e r a lc o n t r a c t i o n so fs p e c i m e n si nd i f f e r e n t w i d t ha n ds p e c i m e n sw i t hw a r pi n s e r t i o ni nd i f f e r e n tf i n e n e s sa n d s p e c i m e n ss t r e t c h e da td i f f e r e n ts p e e da r ec o m p a r e d i tt u r n so u tt h a tt h e r a t i oo fl a t e r a lc o n t r a c t i o n sa r ei n f l u e n c e db yt h ew i d t ho f s p e c i m e n ,t h e f i n e n e s so f w a r pi n s e r t i o n ,t h es t r e t c h i n gs p e e da n dt h es t r u c t u r eo f b a s i c s t i t c h w i t ht h ei n c r e a s eo fs t r e t c h i n g s p e e do rt h ed e c r e a s e o f s p e c i m e n sw i d t h ,t h er a t i oo fl a t e r a lc o n t r a c t i o n si sb e c o m i n gb i g g e r o nc o n d i t i o nt h a tt h ed e n s i t yi st h es a m e ,t h ef i n e rt h ew a r pi n s e r t i o n s a r e , t h em o r es e r i o u sl a t e r a lc o n t r a c t i o n sa l e i ft h e r ei sn ot m d e r l a p b e t w e e nw a l e so fb a s i cs t i t c h , l i k ep i l l a r , t h e nt h e r ew i l lb en ol a t e r a l c o n t r a c t i o no nt h es p e c i m e nw h e nb e i n gs t r e t c h e d t h ef a c t o r s ,w h i c hh a v ea l le f f e c to nt h er e p e a t a b i l i t yo ft e n s f l et e s t , s u c ha ss t r e t c h i n gs p e e d , s p e c i m e n sw i d t h ,p r e l o a da n dt h ef i n e n e s so f w a r pi n s e r t i o n sa r eb e i n ga n a l y z e d i tt u r n so u tt h a ti no r d e rt og e tg o o d r e p e a t a b i l i t yi nt e n s i l et e s t s ,5 0 m mo fs p e c i m e n sw i d t ha n d2 0 m m m i n o f s t r e t c h i n gs p e e di sp r e f e r r e d t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ew i d t ho fs p e c i m e na n dt h em a x i m a l s t r e n g t hi sd e s c r i b e db yar e g r e s s i o ne q u a t i o nm a d eb ys p s si no r d e rt o f o r e c a s tt h es t r e n g t ho fb i a x i a lw a r pk n i tg e o t e x t i l e su n d e ra c t u a lu s o a c c o r d i n gt ot h es t r e n g t ho b t a i n e db yt e n s i l et e s t b o t has t a n d a r dl i n e a r 东华大学研究生论文 a n dn o n 1 i n e a rt h r e ee l e m e n t sm e c h a n i c a lm o d e la r eu s e dt oi m i t a t et h e t e n s i l ep r o p e r t i e so fb i a x i a lw a r pk n i ts p e c i m e n si nt h i sp a p e r i ti sf o u n d t h a tt h es t a n d a r dl i n e a rt h r e ee l e m e n t sm e c h a n i c a lm o d e l i sm u c hb e t t e r f o rh i g h s t r e n g t hp e tt r i c o tb i a x i a lw a r pk n i tf a b r i c s ,as t r a i g h tl i n ei s m o r es u i t a b l ef o rd e s c r i b i n gt h e i rt e n s i l ep r o p e r t i e s y a n gl i a n ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) k e yw o r d s :b i a x i a lw a r pk n i t t e df a b r i c ,g e o t e x t i l e ,s l i p r e s i s t a n t ,l a t e r a lc o n t r a c t i o n ,r e p e a t a b i l i t yo ft e n s i l et e s t , m e c h a n i c a l m o d e l s 东华大学研究生论文 附件一: 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明:我恪守学术道德,崇尚严谨学风。所呈交的学位论文,是本 人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用 的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的 内容。论文为本人亲自撰写,我对所写的内容负责,并完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 学位论文作者签名:栖尊 日期: 卿年;月7 日 东华大学研究生论文版权使用授权书 附件二: 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅或借 阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口,在年解密后适用本版权书。 不保密 学位论文作者签名:务善 指导教师签名:沈乃 日期:如7 年;月7e 1 日期2 刁年3 月7 日 东华大学研究生论文第一章绪论 第一章绪论 第一节土工织物的发展历史 一国外土工织物的发展历史 通常认为【1 1 ,土工有纺织物于2 0 世纪5 0 年代首先在美国应用,而无纺织 物的应用是在7 0 年代始于欧洲。 2 0 世纪5 0 年代末,美国人r j b a r r e t t 在佛罗里达州首次将透水性合成 纤维有纺织物铺设在护岸混凝土块下,作为防冲刷保护层,因而他被称为是“土 工织物之父 。 随后,t 9 5 7 年荷兰首先用尼龙纤维有纺织物制成充砂管袋,应用于护岸防 冲和堵口工程。 1 9 5 8 年在美国佛罗里达州大西洋海岸防护工程中,聚氯乙烯有纺织物被置 于土与石块之间,用于海岸防冲刷。经过2 7 年的观察,其状态仍然良好。1 9 8 5 年,前联邦德国采用合成纤维制成有纺织物砂袋,修筑防波堤。 1 9 5 9 年在日本伊势湾海岸,海堤和围堤因台风遭到灾难性破坏。在海岸修 复工程中,利用有纺织物砂袋和合成材料片成功地修建了堤防;在修复围堤沉 排工程时,采用维纶编织布成功代替沉排。5 年后检查,未发现腐蚀现象,强 度几乎没有下降。 1 9 6 0 年荷兰采用尼龙有纺织物充砂垫层,防止海岸淘刷。 1 9 6 2 年美国杜邦公司开发纺粘法长纤维无纺布,以取代短纤维无纺布。从 此,欧洲各国都以纺粘法生产长纤维无纺布,并用做道路、护岸等工程中的滤 层和导水体。 1 9 6 3 年土工织物正式应用于日本国营铁道的工建工程中。 1 9 6 7 年在海岸保护工程中,丹麦采用透水或不透水砂袋,用水力填充法冲 入海滩砂形成冲砂长管袋,保护海岸。 1 9 6 8 年法国将针刺无纺布应用于道路工程,英国将热粘无纺布应用于道路 工程,前联邦德国将短纤维制成的针刺无纺布用于渠道岸边防护工程。 东华大学研究生论文第一章绪论 2 0 世纪7 0 年代以后,在国外,织物的应用从道路、铁路路基工程逐步扩 展到挡土墙、土坝等大型永久性工程。1 9 7 7 年j p g i r o u n d 与j p e r f e t t i 首 先提出“土工织物”( g e o t e x t i l e ) 和“土工膜”( g e o m e m b r a n e ) 的概念。他们 把透水的土工合成材料称为“土工织物”,不透水的称为“土工膜”。这两个名 词被使用了许多年。近十几年来大量的以合成聚合物为原料的其他类型的土工 合成材料纷纷问世,已经超出了“织物”和“膜”的范畴。进入8 0 年代,土工 格栅、土工网和土工垫等新材料相继出现,进一步加快了土工合成材料应用技 术的发展。1 9 8 3 年j e f l u e t 建议使用“土工合成材料 ( g e o s y n t h e t i c s ) 一 词来概括各种类型的材料,现在这一名词己被人们所接受。 二国内土工织物的发展历史 与世界先进国家相比,土工织物在我国的应用大约晚了十几年【1 1 。在2 0 世 纪6 0 年代中期,我国才开始将塑料薄膜用于渠道防渗工程。在7 0 年代,一种 由扁丝织成的编织物,即通常所称的“化纤包装袋”,开始应用于河道与涵闸工 程,其原料多采用聚丙烯和聚乙烯,具有易于生产、成本低、强度较高和延伸 率小等优点。 2 0 世纪8 0 年代开始,从国外引进的许多生产设备和技术资料推动了我国 土工织物的生产与应用。1 9 8 1 年,铁路部门采用美国、英国的无纺织物,首先 用于路基层,解决了路基翻浆冒泥问题。1 9 8 3 年,江苏省引进日本化纤模袋, 用于航道护坡工程:河北省采用法国罗纳普朗克公司生产的针刺无纺布,用于 水库过滤层。 2 0 世纪9 0 年代以来,土工织物由于所具有的功能和特性以及在实际工程 中的应用效果,引起全国各行各业的极大兴趣。尤其是在水利水电建设部门的 应用范围广、应用量大,如三峡水电工程、秦山核电站、京杭大运河等工程。 随着理论研究的深入,测试技术、设计水平、施工方法的不断提高,土工织物 开始在一些大型工程、重点工程中得以应用,并获得了较好的经济效益和社会 效益。 我国土工织物的生产和应用发展速度较快,特别是针刺无纺织物的生产和 使用量近年来大幅度增长,但尚缺少统一的测试方法和完善的设计理论。当前, 除引进外资和国外先进技术外,更重要的是应密切结合我国的土质条件和工程 2 东华大学研冤生论文第一章绪论 特点,努力开发、研制我国急需的产品,不断提高质量性能和降低成本,总结 设计、施工经验,大力推广应用,同时加强织物作用机理方面的研究,逐步统 一技术标准,使这一新的建筑材料在工程建设中发挥更大的作用。 第二节土工合成材料、土工织物的种类及其功能应用 一土工合成材料的分类 土工合成材料是在岩土工程中应用的合成材料的总称。我国于1 9 9 8 年由水 利部会同有关部门共同制定的 a s 偶d 4 5 9 5 一硒( 1 0 3 ) h i n 1 7 5 0 0 n 时,预加张 力采用估计断裂强力 的1 2 矾,但总的预 加张力不能超过 2 2 2 n b s1 0 31 9 - 1 9 9 6 同i s 01 0 3 1 9同t s o1 0 3 1 9 e n1 0 3 1 9 - 1 9 9 6 同i s 01 0 3 1 9 同i s 01 0 3 1 9 二a s t m 规定的两种土工织物的拉伸试验方法 美国材料与试验协会( a s l ) 针对土工织物的拉伸强力规定了两种测试方 法:1 宽条拉伸法( a s t md 4 5 9 5 - 8 6 ) ,该法几乎适用于所有土工织物:2 抓样 法( s t md 4 6 3 2 ) 1 3 】,该法不适合测针织物的拉伸强度。 抓样法主要用于在生产过程中控制质量,因为这种方法简单迅速,易于操 作,且成本低,但是这种方法得到的结果只能在相似结构的织物之间比较该 标准中规定试样规格:4 x 8 i n ,拉伸隔距:3 + 0 0 5 i n ,夹头夹在试样的中间,距 东华大学研究生论文第一章绪论 边缘1 5 i n 处,夹头尺寸:l x 2 i n ;拉伸速度:1 2 + 0 5 i n m i n :预加张力:o 5 的断裂强力,其拉伸强力是用断裂强力而非单位宽度上的断裂强力来表征。 宽条拉伸法主要用于应用设计,其特点是:费时,成本高,但却能较好地 反应织物的拉伸强度,并且可得到拉伸曲线从而计算出它的弹性模量。该标准 中规定:试样宽度:2 0 0 m ,( 机织物剪2 1 0 m 宽的试样,两边除去相同根数的 边纱后得到2 0 0 m m 宽的试样) ,对于强力近似i o o k n m 的织物可取l o o m m ;隔距: 1 0 0 3 m m ,拉伸速度:1 0 3 m i n :预加张力:当试样的断裂强力1 7 5 0 0 n m 时, 预加张力4 4 5 n 。当断裂强力) 1 7 5 0 0 n m 时,预加张力采用估计断裂强力的 1 2 5 ,但总的预加张力不能超过2 2 2 n 。织物的抗拉强度是用单位宽度上的断 裂强力来表征的。 第六节国内外关于土工织物拉伸试验方法的研究成果 一土工织物破损及开孔土工织物的拉伸试验 由于土工织物在工程实际应用时,往往由于结构形状不同或施工需要在适 当部位开孔,或受到工程条件的影响出现被刺破或顶破现象。而土工织物的强 度是由它自身的结构状况决定,当其结构本身受到机械破损或开孔后,其强度 势必将受到影响。因此有学者提出通过对开孔织物的拉伸试验来模拟实际应用 中的破坏。 k a n 和c h a n 1 4 1 等通过人为在非织造土工织物上开孔来模拟实际应用中的破 坏。采用5 0 1 m 和l o o n n 宽的试样进行拉伸试验。研究的参数包括孔的数量、孔 的位置、伸长率、试样的拉伸方向。并用多元线性回归曲线拟合技术建立了数 学模型来表征土工织物的拉伸性能。数据表明试样宽度对拉伸强度有影响。当 孔的数量增加或孔的方向垂直于拉伸方向时,试样的拉伸强度和伸长减小。 周承元等1 1 习模拟实际施工过程中针刺非织造土工织物可能遇到的各种破损 形式,在5 0 m 】( 1 0 0 m 宽的试样上进行预破损情况下的拉伸试验,并探讨断裂 强度的变化规律及其破坏特征。结果表明全部试样在受到各种形式的破损后, 拉伸强度都有不同程度的下降,破损的大小和形式及所在位置对强度下降程度 有较大影响。横切口的影响比纵切口严重,切口尺寸愈大,强度损失愈大,破 损离握持点距离愈近影响愈为严重。 迟景魁等【1 6 l 在2 0 0 mxl o o m 的非织造土工织物试样上开矩形、方形和圆 1 2 东华大学研究生论文 第一章绪论 形的孔洞,测试其抗拉强度,同时还进行开孔后剩余宽度与原试样的抗拉强度 比较。试验分析研究得出:试样开孔面积逐渐增大,抗拉强度逐渐减小,并呈线 性关系:破坏发生在应力集中点:开孔后织物的抗拉强度取决于试样受力宽度, 受力宽度愈大,抗拉强度愈大:织物中不论开何种类型的孔,由于应力集中的作 用,其剩余宽度较等宽度未开孔的织物强度值略小:织物开孔后,其抗拉强度降 低百分率大于面积降低百分率。 钱程【1 7 】用边界元法对复合土工织物l o o m 宽试样开圆孔时孔附近的应力集 中情况进行了分析。得出试样尺寸一定,受单向和双向拉伸时,随着圆孔尺寸 的增加,试样中孔附近的最大应力值也随之增加。 二双向拉伸法 由于土工织物在实际使用过程中的受力是很复杂的,仅对其进行单向拉伸 的研究是不够的。工程中使用的土工织物,对其进行双向拉伸性能的研究应该 更具有实际应用价值。但受试验条件所限,这方面的研究并不多见。 b a i s ! 埔】对纺粘非织造土工织物的双向拉伸进行了研究,通过分析纤维的应 力一应变曲线和取向分布建立理论模型,模型中考虑了纤维的非线性,但仅限 于横向应变为零的条带双向拉伸情况,在小变形范围内理论预测结果与试验符 合较好。 汤宝润【1 9 l 将单向和双向拉伸试验结果进行比较,认为双向拉伸克服了单向 拉伸时试样横向收缩及应力集中现象,受力方式与土工织物在工程中应用基本 相同。 三动态宽条拉伸 由于土工织物在实际使用过程中的拉伸变形速率是变化的,而现在广泛采 用的宽条拉伸法的拉伸速率是不变的,因此有学者提出为了更好地模拟实际使 用过程,应该采用动态的变伸长速率拉伸仪来进行测试。e r o lg u l e r ,m s a f a t a l h a nb i r o 2 0 ;设计了一种动态的单向宽条拉伸试验仪。 1 3 东华大学研究生论文第一章绪论 _ v 一 图1 4 动态的单向宽条拉伸试验仪 如图卜4 所示,拉伸仪的下夹头和一个放重物的托盘相连,而托盘下面又 与一个充气活塞相连,通过在托盘上放上一定重量的金属砝码,从而使其对织 物产生一个静态的力,另一方面,借助一个控制装置控制是否对活塞施加压力, 从而对织物产生一个动态的作用力,以模拟土工织物在实际应用过程中的受力 情况。值得一提的是,在该实验中,为了更好地防止织物从夹头里滑脱出来, 作者提出了在夹头中垫薄型砂纸的方法。 四有约束拉伸试验 前面提到的一些都是无约束拉伸试验,即不考虑土对织物的作用,而实际 应用中,土体与织物的相互作用也是不容忽视的。因此有学者提出了有约束拉 伸试验方法。所谓有约束拉伸试验就是在实验室中模拟织物在土中的拉伸试验 方法。王俊林、王英杰等【2 1 1 人对土工织物进行了有约束的拉伸试验,并得到以 下结论:土工织物试样尺寸对土工织物拉伸试验结果影响较大,土工织物抗拉 强度受填土种类及上覆压力的大小影响,并且随正应力的增加而增加,当正应 力无限增大时其抗拉强度趋于某一常数。 以上就是目前国内外学者就土工织物拉伸试验方法问题提出的主要结论, 可以发现,学者主要将研究的目光放在机织和非织造土工布上,而经编土工织 物却无人闯津,因此还有待于科研人员进一步讨论研究。 1 4 东华大学研究生论文第一章绪论 参考文献 1 徐日庆,王景春等土工合成材料应用技术,北京:化学工业出版 社,2 0 0 5 ,2 - 5 2 矫卫红,陈南梁经编双轴向织物用作涂层基布的性能优势东华大学学 报,2 0 0 4 ,3 0 ( 6 ) :9 1 9 5 3 刘日华,周荣星,胡红膜结构建筑与经编预定向织物的应用前景产业用纺 织品,2 0 0 4 ,2 2 ( 1 0 ) :7 - 1 0 4 张丽芝,苏玉兰产业用多功能涂层织物的开发和应用产业用纺织 品,1 9 9 9 ,1 7 ( 4 ) :6 1 0 5 沈为双轴向经编结构拉伸特性的研究东华大学学 报,2 0 0 2 ,2 8 ( 6 ) :1 0 5 1 1 0 e 6 陈南梁,敖伟经编针织双轴向立体骨架织物的线圈几何模型研究东华大 学学报,2 0 0 2 ,2 8 ( 5 ) :2 2 - 2 5 7 】商欣萍土工织物拉伸力学性能的应用研究( 博士学位论文) 上海:东华大 学,2 0 0 3 8 3a s t md 4 5 9 5 8 6 ( r e a p p r o v e d2 0 0 1 ) :s t a n d a r dt e s tm e t h o df o rt e n s i l e p r o p e r ti e so fg e o t e x t il e sb yt h ew i d e - w i d t hs t r i pm e t h o d 9 】i s o1 0 3 1 9 :1 9 9 3 ( e ) :g e o t e x t i l e s - w i d e w i d t ht e n s i l et e s t 1 0 f ni s o1 0 3 1 9 - 1 9 9 6 :g e o t e x t i l e s w i d e - w i d t ht e n s i l et e s t ( i s o 1 0 3 1 9 :1 9 9 3 ) 1 1 b se ni s o1 0 3 1 9 - 1 9 9 6 :g e o t e x t i l e s w i d e l i d t ht e n s i l et e s t 1 2 g b 以1 5 7 鹊一1 9 9 5 :土工布拉伸试验方法宽条样法一 n 3 a s t md 4 6 3 2 9 1 ( r e a p p r o v e d2 0 0 3 ) :s t a n d a r dt e s tm e t h o df o rg r a b b r e a k i n gl o a da n de l o n g a t i o no fg e o t e x t i l e s 1 4 m m k k a r l ,k c h a n ,w c w a n g e o t e x t i l er e s i s t a n c e t e x t i l ea s ia ,1 9 9 6 , 2 7 ( 1 ) :7 3 - 7 8 1 5 周承元,张军英机械破损对针刺非织造布性能的影响产业用纺织 品,1 9 9 3 ,1 1 ( 3 ) :2 8 - 3 1 1 6 迟景魁,自建颖土工合成材料应用机理及专项研究( ) 产业用纺织 东华大学研究生论文 第一章绪论 品,1 9 9 9 ,1 7 ( 1 1 ) :2 3 - 2 7 1 7 钱程粘合复合土工布的开发及性能研究( 博士学位论文) 上海:东华大 学,2 0 0 1 1 8 s b a i s s i n g h ,b c g o s w a m i p r e d i c t i n g t h e b i a x i a lt e n s il e d e f o r m a t i o nb e h a v i o ro fs p u n b o n d e dn o n w o v e n s t e x t il er e s e a r c h j o u r n a l ,1 9 9 8 ,6 8 :21 9 - 2 2 7 1 9 汤宝润柔性复合材料土工布的各向异性研究全国第四届土工合成材料学 术论文集1 9 9 6 ,3 3 - 3 8 2 0 e r o lg u l e r ,m s a f at a l h a nb i r o ad y n a m i cu n i a x i a lw i d es t r i pt e n s il e t e s t i n g o ft w o g e o t e x t il e s i ni s o l a t i o n g e o t e x t i l e s a n d g e o m e m b r a n e s ,1 9 9 9 ,1 7 :6 7 7 9 2 1 王俊林,王英杰,袁秀霞土工织物拉伸试验研究第四届土工合成材料学术 论文集 1 6 东华大学研究生论文第二章课题研究的意义与主要内容 第二章课题研究的意义与主要内容 第一节课题研究的意义 机织、非织造土工织物和经编土工织物在结构上有很大不同。机织土工织物 是一种经纬两系统纱线相互交叉的织物,结构紧密,不容易变形和脱散。而非织 造土工织物是纤维网状结构,容易变形且变形较大。经编土工织物是由地组织纱 线将衬经、衬纬纱捆绑起来而得到的织物,跟机织物有相似之处,但生产经编土 工织物的经编机往往机号比较小,所以结构往往较机织土工织物疏松,衬经纱和 衬纬纱在运输和铺设过程中比较容易弯曲、变形。正是由于以上结构上的不同, 所以经编土工织物和机织、非织造土工织物在拉伸过程中的状态和变形机理有很 大不同。因此对于适用于机织、非织造土工织物的拉仲性能测试方法是否也适用 于经编土工织物还需进一步研究。 目前,各国都出台了土工织物拉伸试验的方法标准,但是经过各种标准对比 以及实际操作发现:第一,各国规定的拉伸试验方法标准尚存在一些差异。而且 具体这些拉伸试验参数对经编土工织物的拉伸性能有何影响尚缺乏理论研究。第 二,即使有了国家统一的标准,在标准的执行方面也存在一些问题。目前国内外 多趋向于采用2 0 0 m m 的宽条试样进行土工织物的拉伸试验,。如我国国家标准 g b t 1 5 7 8 8 1 9 9 5 就规定条带拉伸试验时试样宽度为2 0 0 m m ,但是由于宽条试样 在夹持的时候存在一定的难度,尤其对于强力较大的非织造和经编土工织物,容 易产生局部滑脱,从而影响测试结果的准确性和稳定性。而窄条试样试验操作方 便迅速,对仪器要求较低,易掌握;且目前生产厂家多采用窄条试样,故目前我 国土工织物行业标准中仍保留了5 0 m m 宽的窄条试样的规定,可便于统一与比 较。考虑到提出宽条拉伸的背景,是因机织和非织造土工织物开始广泛地应用, 而这些土工织物,尤其是非织造土工织物受拉伸时容易产生“颈缩”现象,故为 了减少“颈缩一现象而提出了这种采用加宽试样宽度的方法。而对于后来发展起 来的经编土工织物在拉伸过程中是否也存在“颈缩一现象,这种现象和织物及拉 伸试验方法中的哪些参数有关,是否有必要通过增加试样宽度的方法来减小这种 1 7 东华大学研究生论文第二章课题研究的意义与主要内容 现象带来的影响等问题都还没有进行过相关的讨论。因此这些问题都还有待于我 国的科研工作者进一步研究探讨。第三,尽管国内许多学者对机织和非织造土工 织物拉伸试验方法中的参数进行过研究而且针对目前的土工织物拉伸试验方法 是否适用于机织和非织造土工织物的问题进行了验证性的试验,但却没有学者讨 论过目前的土工织物拉伸试验方法是否很好地适用于经编织物。由于经编预定向 织物在结构和性能方面都与机织物和非织造布有较大的差异,所以对经编土工织 物进行测试时所采用的方法仍需进行研究。如:试样准备时,应考虑经编土工织 物特殊的结构,制定统一、可行的方法,从而减小人为误差。另外,在用土工合 成材料进行拉伸试验时,夹持试样的夹具对测试结果也有一些影响。为防止某些 材料的试样在夹头内打滑,各国的标准中都规定了以下改进措施【l :( 1 ) 钳口内 加衬垫;( 2 ) 钳口内的试样用固化胶加强;( 3 ) 改进钳口工作面。若采用不同的防 滑措施可能试验结果会有差异,因此有必要针对经编土工织物制定统一的防滑措 施。从而使实验结果更具有可比性。 上面的分析可以看出:缺乏一种适合经编土工织物的性能测试方法已经成为 阻碍当前经编土工织物发展的重要原因,因此今后科研工作者应加大对经编织物 性能测试方法的研究,从而尽早制定出统一的切实可行的标准,并且希望本文为 标准的制定提供了一部分参考。 第二节课题的主要内容 本课题主要可分为试样准备、经平双轴向织物的拉伸性质及拉伸曲线分析、 影响试验的因素以及回归分析和模型拟合,具体内容包括以下几个方面: 1 试样准备 分析在裁剪经编双轴向织物时应注意的问题,并且为了防止经编双轴向织物 在拉伸过程中从夹头处滑脱,对多种夹头衬垫材料进行筛选,以得到一种相对较 好的防止试样从夹头处滑脱的方法 2 经平双轴向织物的拉伸性质及拉伸曲线分析 对经平双轴向织物拉伸过程中的“颈缩一现象产生的原因、结果及影响因素 进行了详细的讨论。分析多种经平双轴向经编织物的拉伸曲线 3 影响试验的因素 对影响经平双轴向织物拉伸试验重演性的因素进行分析,着重讨论试样宽 1 8 东华大学研究生论文第二章课题研究的意义与主要内容 度、拉

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