CN112082862A - 一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法，包括如下步骤：拉伸丝束，得到载荷‑拉伸长度曲线图；将上述曲线中的横纵坐标对换，得到拉伸长度‑载荷曲线图，并拟合出拉伸曲线数学模型；对拉伸曲线求一阶导数和二阶导数；以横坐标为载荷，纵坐标为一阶导数和二阶导数作散点图，并找出混合形变阶段二阶导数为0或最接近0的点，确定为拐点t0；将t0带入载荷‑拉伸长度曲线图，获得拉伸载荷消除丝束卷曲所做的功及t0所对应的拉伸长度，从而计算出丝束未卷曲能。本发明通过建立醋纤丝束应力应变曲线数学模型，寻找丝束从弹性形变阶段向塑性形变阶段转化的临界点，从而准确设定消除醋纤丝束卷曲的力，提高未卷曲能测试的真实性和准确性。

Description

一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法
技术领域
本发明涉及一种检测纤维丝束未卷曲能的方法，尤其涉及一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法。
背景技术
醋酸纤维丝束通过机械卷曲获得一定的未卷曲能，未卷曲能的大小直接影响着滤棒压降的大小，因此准确测量醋酸纤维丝束的未卷曲能有着重要的意义。未卷曲能应是消除丝束卷曲的功与丝束拉伸长度之比，此时丝束仅产生弹性形变。而目前检测量醋酸纤维丝束未卷曲能是简单地固定某一能消除卷曲的力，在该固定力作用下可能丝束并未完全消除卷曲，也可能过度被拉长、不仅发生了弹性形变，还发生了塑性形变。
原有的卷曲能检测方法是指定的某一载荷t下的卷曲能，通过拉伸曲线分析，一般处在拉伸曲线的塑性形变阶段，其卷曲能测试结果包含了拉伸载荷克服塑性形变所做的功，其结果不能真实反映丝带的卷曲能，一般结果都偏大。实际上不同规格丝束以及同种规格丝束之间，由于丝带的总旦大小的不同、单丝粗细的不同以及卷曲状态的不同，导致其拉伸曲线存在一定的差异，即使是同种规格丝束，也存在着差异。因此采用某一固定载荷下测试的卷曲能是不科学的，测量结果不能真实反映丝束的卷曲能。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法，从而提高未卷曲能测试的真实性和准确性。
技术方案：本发明包括如下步骤：
(1)拉伸丝束，得到载荷-拉伸长度曲线图；
(2)将上述曲线中的横纵坐标对换，得到拉伸长度-载荷曲线图，并拟合出拉伸曲线数学模型：
f(x)＝anxn+an-1xn-1+……+a2x2+a1x+b (1)
其中，n为自然数，a1，a2……an-1，an、b为拟合常数，且an≠0，f(x)为拉伸曲线表达式；
(3)对公式(1)求一阶导数和二阶导数：
f′(x)＝nanxn-1+(n-1)·an-1xn-2+…+2a2x+a1 (2)
f”(x)＝n(n-1)anxn-2+(n-1)(n-2)·an-1xn-3+…+6a3x+2a2 (3)
(4)以横坐标为载荷，纵坐标为一阶导数和二阶导数作散点图，并找出混合形变阶段二阶导数为0或最接近0的点，确定为拐点t0；
(5)将t0带入载荷-拉伸长度曲线图，获得拉伸载荷消除丝束卷曲所做的功
Figure BDA0002676944950000021
及t0所对应的拉伸长度L，从而计算出丝束未卷曲能
Figure BDA0002676944950000022
所述丝束的单丝线密度为1.0dtex～22.0dtex，丝束线密度为1.5ktex～6.0ktex。
所述丝束的拉伸过程分为三个阶段：弹性形变阶段、混合形变阶段和塑性形变阶段。
所述的弹性形变阶段能够消除丝束大卷曲和部分小卷曲。
所述的混合形变阶段能够消除丝束小卷曲和丝束本身的微小形变。
所述的塑性形变阶段为丝束本身发生形变的阶段，用于丝束断裂强度的检测。
所述的拉伸载荷消除丝束卷曲所做的功为载荷-拉伸长度曲线在t0处与横坐标所围成的面积。
有益效果：本发明通过建立醋纤丝束应力应变曲线数学模型，寻找丝束从弹性形变阶段向塑性形变阶段转化的临界点，从而准确设定消除醋纤丝束卷曲的力，提高未卷曲能测试的真实性和准确性，能够普遍适用于不同规格丝束卷曲能的测试。
附图说明
图1为本发明丝束拉伸的载荷-拉伸长度曲线示意图；
图2为本发明丝束拉伸的拉伸长度-载荷曲线示意图；
图3为对图2的曲线进行一阶求导及二阶求导后获得的散点图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明包括以下步骤：
(1)剪取一定长度的丝束，丝束绕过拉力仪上端横梁，同时施加一定的预张力，并用夹具夹住，拉力仪以恒定的速度将丝束拉伸，得到载荷-拉伸长度曲线图，如图1所示。丝束的单丝线密度为1.0dtex～22.0dtex，丝束线密度为1.5ktex～6.0ktex。拉伸过程分为三个阶段：弹性形变阶段、混合形变阶段和塑性形变阶段。其中，弹性形变阶段能够消除丝束大卷曲和部分小卷曲；混合形变阶段能够消除丝束小卷曲和丝束本身的微小形变；塑性形变阶段为丝束本身发生形变的阶段，用于丝束断裂强度的检测。
(2)将上述曲线中的横纵坐标对换，以载荷t为自变量，得到对应条件下的拉伸长度L，作散点图，得到拉伸长度-载荷曲线图，如图2所示，并拟合出拉伸曲线数学模型：
f(x)＝anxn+an-1xn-1+……+a2x2+a1x+b (1)
其中，n为自然数，a1，a2……an-1，an、b为拟合常数，且an≠0，f(x)为拉伸曲线表达式。
(3)对公式(1)求一阶导数和二阶导数：
f′(x)＝nanxn-1+(n-1)·an-1xn-2+…+2a2x+a1 (2)
f”(x)＝n(n-1)anxn-2+(n-1)(n-2)·an-1xn-3+…+6a3x+2a2 (3)
(4)去除初始阶段变化较大数据，以横坐标为载荷，纵坐标为一阶导数和二阶导数作散点图，如图3所示，并找出混合形变阶段二阶导数为0或最接近0的点，确定为拐点t0，如图三中的t0(3.8，-0.05)，即消除丝束卷曲能的力。反映丝束卷曲能大小的计量点选为混合形变阶段的t0处，是因为在弹性形变阶段值消除丝束大卷曲及部分小卷曲，而大量的小卷曲在混合形变阶段才能消除，在该点t0处，丝束的卷曲被完全消除，且在t0点处拉伸曲线f(x)的一阶导数恒定，二阶导数f”(x)＝0或接近0。
(5)将t0带入图1的载荷-拉伸长度曲线图，获得拉伸载荷消除丝束卷曲所做的功
Figure BDA0002676944950000031
及t0所对应的拉伸长度L，从而计算出丝束未卷曲能
Figure BDA0002676944950000032
其中，拉伸载荷消除丝束卷曲所做的功为载荷-拉伸长度曲线在t0处与横坐标所围成的面积。

Claims (7)

1.一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)拉伸丝束，得到载荷-拉伸长度曲线图；
(2)将上述曲线中的横纵坐标对换，得到拉伸长度-载荷曲线图，并拟合出拉伸曲线数学模型：
f(x)＝anxn+an-1xn-1+……+a2x2+a1x+b (1)
其中，n为自然数，a1，a2……an-1，an、b为拟合常数，且an≠0，f(x)为拉伸曲线表达式；
(3)对公式(1)求一阶导数和二阶导数：
f′(x)＝nanxn-1+(n-1)·an-1xn-2+…+2a2x+a1 (2)
f”(x)＝n(n-1)anxn-2+(n-1)(n-2)·an-1xn-3+…+6a3x+2a2 (3)
(4)以横坐标为载荷，纵坐标为一阶导数和二阶导数作散点图，并找出混合形变阶段二阶导数为0或最接近0的点，确定为拐点t0；
(5)将t0带入载荷-拉伸长度曲线图，获得拉伸载荷消除丝束卷曲所做的功
Figure FDA0002676944940000011
及t0所对应的拉伸长度L，从而计算出丝束未卷曲能
Figure FDA0002676944940000012
2.根据权利要求1所述的一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法，其特征在于，所述丝束的单丝线密度为1.0dtex～22.0dtex，丝束线密度为1.5ktex～6.0ktex。
3.根据权利要求1或2所述的一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法，所述丝束的拉伸过程分为三个阶段：弹性形变阶段、混合形变阶段和塑性形变阶段。
4.根据权利要求3所述的一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法，所述的弹性形变阶段能够消除丝束大卷曲和部分小卷曲。
5.根据权利要求3所述的一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法，所述的混合形变阶段能够消除丝束小卷曲和丝束本身的微小形变。
6.根据权利要求3所述的一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法，所述的塑性形变阶段为丝束本身发生形变的阶段。
7.根据权利要求1所述的一种准确检测醋酸纤维丝束未卷曲能的方法，所述的拉伸载荷消除丝束卷曲所做的功为载荷-拉伸长度曲线在t0处与横坐标所围成的面积。
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