RU2009487C1

RU2009487C1 - Method for determining brittleness of lengthy materials

Info

Publication number: RU2009487C1
Authority: RU
Inventors: О.А. Портной; Н.В. Ключникова; В.П. Зосин; К.Е. Перепелкин
Original assignee: Санкт-Петербургский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method involves steps of securing the ends of a specimen, measuring the specific volume resistance ρ₁ of the specimen, releasing one of the specimen ends, deforming this end by torsion, securing both ends of the specimen, compressing transversely the specimen, measuring the specific volume resistance (ρ₂) of the specimen, calculating the brittleness index (B_k) from the formula B_k=(ρ₂-ρ₁)/ρ₁. EFFECT: more accurate test results. 2 tbl

Description

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для определения хрупкости длинномерных материалов (углеродных нитей, жгутиков, жгутов, лент). The invention relates to textile materials science and is intended to determine the fragility of long materials (carbon filaments, flagella, bundles, tapes).

Наиболее близким техническим решением является способ определения хрупкости волокон, заключающийся в подготовке образцов и определении зависимости между напряжением растяжения и отношением радиуса изгиба к радиусу волокна. Хрупкость определяют по величине указанного отношения радиусов при гипотетическом нулевом значении напряжения растяжения. The closest technical solution is a method for determining the fragility of the fibers, which consists in preparing samples and determining the relationship between tensile stress and the ratio of the bending radius to the radius of the fiber. Fragility is determined by the magnitude of the specified ratio of the radii at a hypothetical zero value of tensile stress.

Целью заявляемого способа является повышение достоверности результатов определения хрупкости. The aim of the proposed method is to increase the reliability of the results of determination of fragility.

Поставленная цель достигается тем, что концы образца фиксируют в зажимах непроводящей пластины, образец деформируют и определяют хрупкость по применению параметров состояния образца до и после деформирования, а в качестве параметров состояния образца используют его удельное объемное электрическое сопротивление, а деформирование образца осуществляют путем его закручивания при освобождении одного из концов образца и последующего поперечного сжатия образца, при этом хрупкость определяют по значению показателя, рассчитываемого по формуле
B_к=

, где В_к - показатель хрупкости;
ρ₁, ρ₂ - значения удельного объемного электрического сопротивления до и после деформирования соответственно, Ом ˙ м.This goal is achieved by the fact that the ends of the sample are fixed in the clamps of the non-conductive plate, the sample is deformed and fragility is determined by applying the parameters of the state of the sample before and after deformation, and its specific volume electric resistance is used as the state parameters of the sample, and the sample is deformed by twisting it at the release of one of the ends of the sample and subsequent transverse compression of the sample, while brittleness is determined by the value of the indicator calculated by Ole
B _to =

where In _to - an indicator of fragility;
ρ ₁ , ρ ₂ are the values of the specific volume electric resistance before and after deformation, respectively, Ohm ˙ m.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного режимом деформирования: в известном способе осуществляют изгиб с растяжением, а в заявляемом - сложное напряженное состояние (кручение и поперечное сжатие), которое отражает реальные условия деформирования при излучении нетканых и композиционных материалов методами сжатия. Поэтому характеристики хрупкости, полученные по заявляемому способу, более достоверно характеризуют материал при переработке. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the claimed method differs from the known deformation mode: in the known method, bending with tension is carried out, and in the claimed one, a complex stress state (torsion and transverse compression), which reflects the actual conditions of deformation when radiation from non-woven and composite materials compression methods. Therefore, the fragility characteristics obtained by the present method, more reliably characterize the material during processing.

Кроме того, заявляемый способ обеспечивает измерение хрупкости материала в целом (нити, жгута, ленты), а не отдельных волокон этого материала, как в известном способе, что также повышает достоверность оценки, поскольку исключает влияние неравномерности свойств отдельных волокон. In addition, the inventive method provides a measure of the fragility of the material as a whole (filament, tow, tape), and not individual fibers of this material, as in the known method, which also increases the reliability of the assessment, since it eliminates the influence of uneven properties of individual fibers.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Для испытания длинномерные материалы разрезают на отрезки. Концы отрезка фиксируют в зажимах непроводящей пластины так, чтобы свисающие концы образца были одинаковой длины. Измеряют удельное объемное электрическое сопротивление ( 1) образца в трех его местах, одинаково отстоящих друг от друга по длине. The proposed method is as follows. For testing, lengthy materials are cut into pieces. The ends of the segment are fixed in the clamps of the non-conductive plate so that the hanging ends of the sample are the same length. The volumetric electrical resistivity (1) of the sample is measured in three places, equally spaced from each other in length.

Отсоединяют измерительные электроды. Освобождают один из концов образца из зажима пластины. Укрепляют на нем съемный зажим, вращением которого образец закручивают. Не допуская раскручивания образца, вновь закрепляют его конец в зажиме пластины. Съемный зажим снимают. Disconnect the measuring electrodes. Release one end of the sample from the clamp of the plate. They fix a removable clamp on it, by rotating which the sample is twisted. Preventing unwinding of the sample, once again fix its end in the clamp plate. The removable clip is removed.

Затем образец сжимают в поперечном направлении в течение 3-5 с. например, на прессе в пресс-форме. Снимают нагрузку и извлекают образец из пресс-формы. Присоединяют измерительные электроды к образцу. Измеряют удельное объемное электрическое сопротивление ( 2) образца в трех его местах, одинаково отстоящих друг от друга по длине. Then the sample is compressed in the transverse direction for 3-5 s. for example, on a press in a mold. Remove the load and remove the sample from the mold. Attach the measuring electrodes to the sample. The volumetric electrical resistivity (2) of the sample is measured in three places, equally spaced from each other in length.

Повторяют испытания для такого количества образцов, какое необходимо для достижения заданной точности. Обычно достаточно проведения испытаний 5 образцов (для достижения относительной погрешности менее 5% при доверительной вероятности 0,95). The tests are repeated for as many samples as necessary to achieve a given accuracy. Typically, testing of 5 samples is sufficient (to achieve a relative error of less than 5% with a confidence level of 0.95).

Обработка результатов измерений. Вычисления проводят с точностью до третьей значащей цифры с дальнейшим округлением до второй значащей цифры. Хрупкость определяют по формуле
B_ki=

, где В_ki - показатель, характеризующий хрупкость i-го образца;
ρ_1i, ρ_2i - удельное объемное электрическое сопротивление i-го образца - исходного и после нагружения.Processing of measurement results. Calculations are carried out to the third significant digit with further rounding to the second significant digit. Fragility is determined by the formula
B _ki =

where B _ki is an indicator characterizing the fragility of the i-th sample;
ρ _1i, ρ _2i - specific volume electric resistance of the i-th sample - the initial and after loading.

За величину хрупкости принимают среднее арифметическое всех испытаний

=

B_ki , где n - число измерений (n = 15 обычно).The arithmetic mean of all tests is taken as the fragility value.

=

B _ki , where n is the number of measurements (n = 15 usually).

Пример расчета приведен в табл. 1. An example of the calculation is given in table. 1.

В табл. 2 приведены средние значения хрупкости углеродных материалов (нитей, жгутов) по заявляемому способу. In the table. 2 shows the average values of the fragility of carbon materials (threads, tows) by the present method.

Результаты испытания углеродных материалов, серийно выпускаемых промышленностью по различным ТУ, показали, что значения хрупкости находятся в широких пределах: для нитей УКН В_к = 0,25 -0,50, для жгутов В_к = 0,08-0,50.The test results of carbon materials commercially available by industry for various specifications showed that the fragility values are in a wide range: for UKN filaments В _к = 0.25 -0.50, for bundles В _к = 0.08-0.50.

Пределы изменения хрупкости реальных материалов свидетельствуют о существенных различиях в материалах. А предлагаемый способ позволяет достоверно оценить эти различия, что облегчает целенаправленное изменение физико-механических свойств готовых материалов. The limits of brittleness of real materials indicate significant differences in the materials. And the proposed method allows to reliably evaluate these differences, which facilitates a targeted change in the physical and mechanical properties of the finished materials.

Использование предлагаемого способа определения физико-механических свойств длинномерных материалов обеспечит по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
экспресс-метод (за счет меньшего количества образцов и сокращения времени подготовки и испытания образцов);
повышение степени достоверности за счет возможности оценки материала в целом;
сложное напряженное состояние материала (при кручении и поперечном сжатии) соответствует режимам деформирования в реальных условиях получения нетканых и композиционных материалов методами сжатия. (56) Авторское свидетельство СССР N 1670605, кл. G 01 N 33/36, 1990.Using the proposed method for determining the physicomechanical properties of long materials will provide the following advantages compared to existing methods:
express method (due to fewer samples and reducing the time of preparation and testing of samples);
increasing the degree of reliability due to the possibility of evaluating the material as a whole;
the complex stress state of the material (under torsion and transverse compression) corresponds to the deformation modes in real conditions for the production of nonwoven and composite materials by compression methods. (56) Copyright certificate of the USSR N 1670605, cl. G 01 N 33/36, 1990.

Claims

THE METHOD FOR DETERMINING THE FRAGIENCY OF LONG-DIMENSIONAL MATERIALS, which consists in fixing the ends of the sample, deforming it and determining brittleness by applying the parameters of the state of the sample before and after deformation, characterized in that, in order to increase the reliability of the determination results, its specific volume electric resistance is used as parameters of the state of the sample and the deformation of the sample is carried out by twisting it while releasing one of the ends of the sample and subsequent transverse compression of the sample nitrogen, while fragility is determined by the value of the indicator calculated by the formula
B _to =

/
where B _to - an indicator of fragility;
ρ ₁ , ρ ₂ are the values of the specific volume electric resistivity of the sample before and after deformation, respectively, Ohm · m.