基于單縫法研究拉伸速率對織物撕裂曲線的影響

程浩南

（1.江西服裝學院，江西南昌330201；2.江西省現代服裝工程技術研究中心，江西 南昌330201）

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基于單縫法研究拉伸速率對織物撕裂曲線的影響

程浩南1，2

（1.江西服裝學院，江西南昌330201；2.江西省現代服裝工程技術研究中心，江西 南昌330201）

摘要：選用3種不同規格的織物，利用單縫法對織物進行抗撕裂性能測試，其中只調整了拉伸速率的大小，其它條件不變。對整個實驗過程中實測試數據進行分析總結，結果顯示：織物在被撕裂的過程中拉伸速率對撕裂曲線會產生一定的影響，且不同撕裂曲線類型產生的影響不同，同一類型撕裂曲線由于撕裂方向不同產生的效果也不同。特別是當織物的經緯密度較大，且紗線強力不勻率較低，產生的是均勻撕裂曲線，其與常見撕裂曲線和集束撕裂曲線相比，受到拉伸速率的影響最小。

關鍵詞：單縫法；拉伸速率；撕裂曲線

服裝面料在穿著和使用過程中，當織物受到集中負荷作用時會出現被撕裂的現象，這直接影響服裝面料的使用壽命和外觀。有許多學者在織物抗撕裂方面做出了大量的研究[1]：儲才元、陳峰對舌形法、梯形法兩種不同類型的撕裂破壞機理作了分析，得到了單縫法和梯形法撕破強力的理論表達式；劉宏偉運用數學理論結合力學方法對織物的撕裂機理進行了探討，揭示了織物撕裂現象的實質，同時分析了纖維材料、紗線性能和織物組織等對織物撕裂強度的影響，得出影響織物撕裂強度的因素；馬倩、王可利用商業用有限元軟件ABAQUS模擬采用單縫撕裂法對不同織物進行抗撕裂測試，得到撕裂三角區的最終破壞形態和織物的撕裂載荷——位移曲線，且有限元模擬的織物撕裂三角區的最終破壞形態及織物的撕裂載荷—位移曲線與試驗結果有很好的一致性，可以利用有限元軟件設計、生產具有高撕裂強度的織物。但是，有關織物撕裂的研究大多集中在撕裂原理和測試方法改進方面[2-8]，有關織物抗撕裂性能測試過程中，拉伸速度對撕裂曲線影響的研究卻鮮有報道。

根據織物在基于單縫法撕裂法進行抗撕裂實驗過程中會因為紗線的滑動、撕裂三角區紗線的聚積量以及非拉伸系統紗線從織物中抽出的情況不同，將產生的撕裂曲線根據峰形不同分為均勻撕裂曲線、常見撕裂曲線和集束撕裂曲線三大類[9]。本實驗采用單縫撕裂法對不同規格的織物進行抗撕裂性能的測試，探討拉伸速度對不同類型撕裂曲線影響，為織物撕裂曲線分析的進一步研究提供理論參考。

1　實驗

1.1實驗材料

本實驗選用3種不同規格的實驗材料，具體規格見表1。

表1　實驗材料的規格

1.2實驗儀器及實驗步驟

實驗儀器：電子織物強力儀 （山東萊州電子儀器有限公司）。

參照國家標準 《GB/T3917.2-2009紡織品織物撕破性能第2部分：褲形試樣 （單縫）撕破強力的測定》中所規定的試驗參數進行設置。

實驗步驟：

（1）實驗材料的準備，每種織物經、緯向各取5塊試樣。織物取樣具體尺寸：長 （200± 2）mm，寬50mm。

（2）在溫度為 25℃，濕度為 65%的恒溫實驗室進行實驗。

（3）將拉伸試驗儀的隔距長度設定為 100 mm。

（4）將試樣的每條褲腿各夾入一只夾具中，切割線與夾具的中心線對齊，試樣的未切割端處于自由狀態。注意保證每條褲腿固定于夾具中使撕裂開始時是平行于切口且在撕力所施的方向上。試驗不用預加張力。

（5）開動儀器，設定拉伸速率分別為50 mm/min、100mm/min、150mm/min和200mm/ min，將試樣持續撕破至試樣的終點標記出。隔距每增大0.05mm記錄一次跟蹤力值，最后在Excel中輸出數據。

2　實驗結果與分析

2.1拉伸速度對均勻撕裂曲線的影響

出現均勻撕裂曲線的織物在撕裂過程中紗線滑移距離很小，紗線斷裂的過程接近于逐根斷裂，撕裂曲線較為緊密均勻，且撕裂峰的波動范圍也相對較小。通過對實驗測試結果進行分析，1#織物在撕裂過程中產生的是均勻撕裂曲線。

2.1.1不同拉伸速率下經向撕裂曲線

圖1為1#織物經向撕裂曲線。其中，a表示拉伸速率50mm/min下的撕裂曲線，b表示拉伸速率100mm/min下的撕裂曲線，c表示拉伸速率150mm/min下的撕裂曲線，d表示拉伸速率200mm/min下的撕裂曲線。為了便于同種織物在不同拉伸速率下撕裂曲線的對比，在圖中對速率為 100mm/min、150mm/min、200mm/ min的撕裂曲線的縱坐標平行上移。

圖1　1#織物經向撕裂曲線

從圖1中可以看出拉伸速率的變化對1#織物經向撕裂破壞的影響較小，撕裂曲線間沒有明顯的差異。這是因為1#織物的緯密較大，紗線的細度小，紗線的強力不勻率較小，在織物拉伸過程中，不斷的提高拉伸速率，緯紗的滑動距離都很小，沒有明顯變化。

2.1.2不同拉伸速率下緯向撕裂曲線

圖2為1#織物緯向撕裂曲線，從圖中可以看出緯向撕裂曲線較經向撕裂曲線均勻撕裂特征更為明顯，拉伸速率對撕裂曲線的影響更小，曲線中不屬于撕裂峰的曲線波動很少。這是因為在織物緯向撕裂拉伸過程中，經紗由于密度較大，紗線之間的摩擦作用較強，在被拉斷的過程中不容易產生滑移，拉伸速率不斷提高并沒有改變這一趨勢。

圖2　1#織物緯向撕裂曲線

2.2拉伸速度對常見撕裂曲線的影響

常見撕裂曲線是織物在撕裂過程中紗線有一定程度的滑動，紗線在撕裂三角區部分會出現一定量的聚積，部分紗線是逐根斷裂，也會出現少量束紗線的斷裂，撕裂曲線不規則。實驗測試結果顯示：2#織物在撕裂過程產生的是常見撕裂曲線。

2.2.1不同拉伸速率下經向撕裂曲線

圖3為2#織物經向撕裂曲線。從圖中可以看出撕裂曲線前部分的上升段較長，這表明織物經向彈性伸長較大。對比圖中 a、b、c和d四條撕裂曲線，可以看出拉伸速率的變化對撕裂破壞的影響較小，撕裂曲線間差異較小。

圖3　2#織物經向撕裂曲線

2.2.2不同拉伸速率下緯向撕裂曲線

圖4為2#織物緯向撕裂曲線，從圖中可以看出緯向撕裂曲線較經向撕裂曲線常見撕裂特征更為明顯，曲線中不屬于撕裂峰的曲線波動很少，且不同拉伸速率下緯向撕裂曲線與經向撕裂曲線相似。拉伸速率的改變對此類織物撕裂性能影響較小。

圖4　2#織物緯向撕裂曲線

2.3拉伸速度對集束撕裂曲線的影響

織物在撕裂過程中受到作用力的紗線有明顯滑動，紗線在撕裂三角區域大量聚積，并且非拉伸系統紗線會出現從織物中抽出的現象，伴隨著出現較多束紗線的斷裂，撕裂曲線由一系列的小峰間或幾個大峰構成，峰與峰之間的差異很大，這就產生了集束撕裂曲線。實驗測試結果顯示：3#織物撕裂過程產生的是集束撕裂曲線。

2.3.1不同拉伸速率下經向撕裂曲線

圖5為3#織物的經向撕裂曲線。從圖中可以看出，拉伸速率的變化對撕裂破壞有著明顯的影響，撕裂曲線差異很大，拉伸速率越小，紗線在撕裂三角區聚積量越多，紗線越容易從織物中被抽拔出的現象越明顯，最大撕裂強力也就越大；相反，拉伸速率越大，紗線在撕裂三角區聚積量也就越少，紗線越容易從織物中被抽拔出的現象越少，最大撕裂強力越小。

圖5　3#織物經向撕裂曲線

2.3.2不同拉伸速率下緯向撕裂曲線

圖6為3#織物的緯向撕裂曲線。從圖中可以看出，織物緯向撕裂曲線屬于常見撕裂曲線的范疇，且拉伸速率對織物撕裂強力影響較小。

圖6　3#織物緯向撕裂曲線

3　結論

（1）織物在被撕裂的過程中拉伸速率對撕裂曲線會產生一定的影響，且不同撕裂曲線類型產生的影響不同，同一類型撕裂曲線由于撕裂方向 (經向和緯向）不同產生的效果也不同。

（2）特別是當織物的經緯密度較大，且紗線強力不勻率較低時，產生的是均勻撕裂曲線，其與常見撕裂曲線及集束撕裂曲線相比，受到拉伸速率的影響最小。

參考文獻

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[9] 程浩南.剪切作用下棉織物撕裂曲線分類的研究[J].山東紡織科技，2015（5）:8-11.

中圖分類號：TS101.2文獻標識：A

doi:10.3969／j.issn.1672-500x.2016.02.002

文章編號：1672-500X(2016)02-0005-05

收稿日期：2016-03-22

作者簡介：程浩南 （1986-），男，河南周口人，碩士，助教，研究方向為紡織材料改性及測試技術的改進。

RESEARCH ON FABRIC TEARING PEAK DIGITIZED DISCRIMINATION BASED ON MATLAB

CHENG Hao-nan1，2
( 1. Jiangxi Institute of Fashion Technology， Nanchang Jiangxi 330201， China; 2. Jiangxi Provincial Modern Research Center of Clothing Engineering Technology， Nanchang Jiangxi 330201， China )

Abstract:Three different experimental fabric materials， by electronic fabric strength tester to test the specimen single slit fabric tear strength， which only resized the stretch rate， the other conditions remained unchanged， then summarized the real test data in experiments. The results show that， during tearing stretching rate will have some influence on the tear curve， different tear curves generate different effect， same tear curves can also generate different effect when different tear directions are different. Especially when a large thread count fabric， yarn strength and low unevenness， the resulting curve is even torn， as compared with the curve and the cluster common tear curve which affected by the stretching rate are minimized.

Keywords:single-rip tear， stretching rate， tearing peak