CN104897488A - 一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，其特征在于：包含以下步骤：（1）从产品中抽取样品，测试样品的断裂强度，计算出样品的平均断裂强力；（2）分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值进行测试；（3）测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间；（4）每个固定力值下需要测试5个以上样品，记录每个力值下各个样品的蠕变断裂时间；（5）计算出每次断裂时间的Lg(T)值；（6）以每分特负荷值为横坐标，以Lg(T)值为纵坐标，作图；（7）计算出各样品在每个力值下蠕变断裂时间Lg(T)的标准偏差s，计算Km值；（8）在生产过程中，挑出样品，测试、计算后，与特征曲线进行比较，所有的测试结果都在特征曲线以上才算合格，合格的结果值即为静态蠕变断裂的特征系数值。
Description
技术领域
本发明涉及一种涤纶工业丝的静态蠕变耐久性能的测试方法，属于测试技术领域。
背景技术
随着深水油气资源开发的飞速发展，海洋平台的装备技术也随之发展迅猛。对系泊缆绳材料的研究，成为海洋平台系泊系统的研究、设计的迫切需要。
在系泊系统中，随着水深的增加，锚链的自重也会快速增加，不仅增加了锚链内的张力，而且增加了平台受到的垂向载荷，进而使平台的有效载荷能力减小；另外，随着水深的增加，锚链系泊系统的定位能力也会很快下降。因此在深水海洋平台的系泊系统更多的是采用钢缆和/或人造材料如涤纶工业纤维等。涤纶工业纤维材料的特点是重量轻、单位重量强度大，在确保相同强度的前提下能节省缆链的自重，减小平台的垂向负荷，提高平台的有效载荷能力。因此随着水深的逐渐增大，钢链逐渐广泛的被涤纶纤维材料替代。
涤纶纤维缆绳在海洋环境中，主要受到三种张力成分：一是由平均环境载荷引起的静态成分，二是由平台二阶波浪引起的慢变成分，三是由平台波频运动和缆绳的动态响应引起的动态张力成分。
为了便于缆绳生产厂家测试分析缆绳模拟海洋环境的性能，涤纶工业纤维生产厂家需要向缆绳生产厂家提供纤维的磨损破坏、老化和疲劳寿命等指标。
目前国内涤纶工业丝的测试方法只局限于常规的线密度、拉伸性能、热收缩、外观等项目的测试，未明确运用于海洋领域的涤纶纤维的磨损破坏、老化和疲劳寿命等方法的测试。为了加速国内涤纶工业纤维运用于海洋领域的速度和用量，迫切需要建立海洋用涤纶工业丝的特殊要求测试方法。
发明内容
本发明目的是：使用目前市场上的拉力机，测试涤纶工业丝在固定力值下，静态蠕变断裂(creep time to ruptur简称：TTR)的时间。并发现涤纶工业丝静态蠕变断裂时间与单位线密度力值的线性关系，反应涤纶工业丝蠕变的耐久性能。
本发明的技术方案是：一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，包含以下步骤：
（1）从产品中抽取样品，抽去每只丝筒表层切换瞬时产生的过渡丝，测试样品的断裂强度，计算出样品的平均断裂强力；
（2）分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值，分别输入拉力机软件系统进行测试；
（3）测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间；
（4）每个固定力值下需要测试5个以上样品，记录每个力值下各个样品的蠕变断裂时间；
（5）计算出每次断裂时间的Lg(T)值；
（6）以每分特负荷值为横坐标，以Lg(T)值为纵坐标，作图；Lg(T) =- 1/αtension
-β/α，均值曲线公式为x =α∙ y +β；
（7）计算出各样品在每个力值下蠕变断裂时间Lg(T)的标准偏差s，计算Km值；特性曲线x =α∙y +βc，βc =β–Km×std(β)，std(β) = 0.1349
[log(s)]；
（8）在生产过程中，挑出的5个以上样品，测试在断裂强力80%、83%、87%、90%负荷下的蠕变断裂时间T；计算后，与特征曲线进行比较，所有的测试结果都在特征曲线以上才算合格，合格的结果值即为静态蠕变断裂的特征系数值。
所述的试验条件：温度：20±5℃，湿度：65±5%，测试标距：500±1.0mm，初始速度：100mm/min，预加张力：0.05±0.005cN/dtex。
本发明的有益效果：分析聚酯纤维在承受最大断裂强力额定比列力值的条件下，蠕变的寿命。为使用聚酯纤维产品的单位设计和预测产品的使用寿命提供依据。
附图说明
图1为实施例中均值曲线图；
图2为实施例中Km与测试标准数之间的曲线图；
图3为实施例中均值曲线和特征曲线图。
具体实施方式
设定一力值，拉力机以初始速度拉伸样品到该力值，即停止拉伸。随样品伸长的变化，拉力机对样品一直保持该拉伸力值直至样品断裂。并能自动记录保持该力值的时间。
本发明试验条件：温度：（20±5）℃，湿度：（65±5）%，测试标距：（500±1.0）mm，初始速度：100mm/min，预加张力：（0.05±0.005）cN/dtex。
（1）从两批产品中，抽取24只满卷样品，抽去每只丝筒表层切换瞬时产生的过渡丝(一般400米)；测试24只样品的断裂强度，计算出样品的平均断裂强力；
（2）分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值，分别输入拉力机软件系统，并在本发明试验条件下进行测试；
（3）测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间（可以用秒表记录到达固定力值和蠕变至断裂的时间，与拉力机记录数据进行对比）；
（4）每个固定力值下需要测试6个样品。记录每个力值下6个样品的蠕变断裂时间。断裂时间的单位为秒；
（5）计算出每次断裂时间的Lg(T)值；如表2所示；
（6）以每分特负荷值为横坐标（固定的力值除以线密度），以Log(T)值为纵坐标，作图1，趋势线公式为：Log(TTR) =-
23.3tension + 19.9，因此，均值曲线公式为x =α∙ y +β，其中α= - 23.3，β= 19.9为确定特性曲线，用log(TTR)公式计算标准差，应变量则用Excel函数表达。假设所有测试中，断裂时间对数的标准差恒定不变，那么log(TTR)中的标准值由趋势线上数据点的变化决定。
目前，在Excel表中，对每一个数据点（x,y）来说，βi值已确定。
βi = Xi –α∙ Yi, 其中X,Y为所有测试结果中的实际测试数据。
Excel函数计算公式：SD(β) =
0.1349 [log(s)]，计算出6个样品在每个力值下蠕变断裂时间Log(T)的标准偏差(s)；
然后，利用表1中标准数为15-50的数据作图2，假设24种样品已经过测试，从图2可以得出，Km=3.56，计算公式：Km=7.5569*24-0.237=3.558
(EXCEL计算: =7.5569 *POWER (24, -0.237))。97.5%生存概率的设计曲线通过运用新的数值来表达，βc用常数β表示为：
βc =β–km×SD(β)=19.9–3.56×0.1349[log(s)]=-19.73，因此，特性曲线x =α∙y + βc，其中α=-23.3，βc= 19.73，
根据从上所述，可以得出均值曲线表达式为：
=>y = (x–β)/α= x/α-β/α= A∙x + B，
特性曲线表达式为：
=>y = (x–βc)/α= x/α-βc/α= A∙x + Bc，
=> 均值曲线和特性曲线表达式中的常数A是相同的。
=>
A = 1/α =1/(-23.3)= -0.0429
平均常数B = -β/α= -19.9/(-23.3)= 0.8540
特征常数Bc = -βc/α=
-19.73/(-23.3)= 0.8467
如：
均值曲线图：tension = -0.0429
log(TTR)
+ 0.8540
特性曲线图：tension = -0.0429log(TTR)
+0.8467
当均值曲线和特性曲线绘制在一张图表中时，按照工程学的惯例，在X轴上标制应变数，即log(TTR)，如图3所示。
（7）在生产过程中，从两批次产品中挑出的6个样品，测试在断裂强力80%、83%、87%、90%负荷下的蠕变断裂时间T；计算后所有的测试结果都必须在charateristic curve（曲线）以上才算合格。合格之后，6个样品每个负荷下的负荷和时间之间的系数关系是一特性值，这个特性值在测试报告中的主要报告内容。
（8）将特征系数值在COA中报告出来。
要测试20个筒子，得出每个筒子每一个负荷值下的断裂时间（min).用这些数据，做expected curve,（期望曲线）和计算标准偏差（standard
deviation) .在期望曲线的基础上，用km 乘以标准偏差值求出charateristic curve（曲线）的位置，这个曲线作为以后所有样品测试的下限值。
表1 TTR曲线特性计算Km要素
表2 静态蠕变耐久性能测试数据
Claims (2)
1.一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，其特征在于：包含以下步骤：
（1）从产品中抽取样品，抽去每只丝筒表层切换瞬时产生的过渡丝，测试样品的断裂强度，计算出样品的平均断裂强力；
（2）分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值，分别输入拉力机软件系统进行测试；
（3）测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间；
（4）每个固定力值下需要测试5个以上样品，记录每个力值下各个样品的蠕变断裂时间；
（5）计算出每次断裂时间的Lg(T)值；
（6）以每分特负荷值为横坐标，以Lg(T)值为纵坐标，作图；Lg(T) =- 1/αtension -β/α，均值曲线公式为x =α∙ y +β；
（7）计算出各样品在每个力值下蠕变断裂时间Lg(T)的标准偏差s，计算Km值；特性曲线x =α∙y +βc，βc =β–Km×std(β)，std(β) = 0.1349 [log(s)]；
（8）在生产过程中，挑出的5个以上样品，测试在断裂强力80%、83%、87%、90%负荷下的蠕变断裂时间T；计算后，与特征曲线进行比较，所有的测试结果都在特征曲线以上才算合格，合格的结果值即为静态蠕变断裂的特征系数值。
2.根据权利要求1所述的一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，其特征在于：试验条件：温度：20±5℃，湿度：65±5%，测试标距：500±1.0mm，初始速度：100mm/min，预加张力：0.05±0.005cN/dtex。
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