Лабораторная работа №3 определение прочности материала при пространственном растяжении
Цель работы
Изучить устройство разрывной машины, методы определения и расчета разрывных характеристик нетканых материалов при пространственном растяжении до разрыва.
Сущность метода
Глицерин из резервуара, находящегося внутри прибора, накачивается в мембрану, тем самым, увеличивая давление на ее поверхность и закрепленную на ней ткань определенного размера. По достижении предела прочности ткани происходит разрыв. Значение давления, и высоты подъема диафрагмы фиксируется прибором.
Задание
1. Изучить устройство и принцип работы прибора для определения прочности материала при пространственном растяжении и методику работы на нем.
2. Провести испытания на определение прочности нетканых материалов.
Общие сведения
В ряде случаев при изготовлении и эксплуатации медицинской одежды и белья нетканый материал испытывает усилия, направленные перпендикулярно его поверхности и сосредоточенные на одном участке или распределенные по всей поверхности. Для оценки поведения материалов при таком виде нагружения проводят испытания на продавливание шариком или мембраной. При продавливании шариком перпендикулярно направленное усилие концентрируется на небольшом участке в центре образца, где чаще всего и происходит разрушение материала. При продавливании мембраной наблюдается более равномерное нагружение материала и разрушение его одновременно на значительной части поверхности. Мембрана изготовляется из резинового изотропного, гибкого и тонкого материала. Пробу испытываемого материала вместе с подложенной под нее мембраной заправляют в круглый зажим прибора. При испытании воздух или жидкость, нагнетаемое под мембрану, равномерно распределяется во всех направлениях и растягивает мембрану и расположенный на ней материал. При таком испытании определяют давление воздуха или жидкости, величина которого характеризует прочность материала при пространственном растяжении, и стрелу прогиба f (удлинение материала), при котором произошло разрушение материала.
Разрывное давление Pp, кПа – максимальное давление на испытуемый образец со стороны диафрагмы.
Растяжение при разрыве lр, мм – растяжение испытуемого образца при разрывном давлении. Она выражается как высота растяжения образца при разрыве – расстояние между верхней поверхностью испытываемого образца до растяжения и верхней поверхностью испытываемого образца при разрыве.
Время разрыва Тр – время, затраченное на растяжение испытываемого образца до его разрыва.
|
|
1– испытательный колокол; 2 – кнопки «зажатия»
Рисунок 4 – Прибор для определения прочности при пространственном растяжении. |
Рисунок 5 – Схема испытательного колокола
|
Описание прибора
Для определения прочности на разрыв при пространственном растяжении используют прибор М229/SD Atlas (рис.4). Основным элементом прибора является испытательный колокол (рис.5)
Испытательный колокол (рис.5.) состоит из мембраны, изготовленной из резинового изотропного, гибкого и тонкого материала. Образец нетканого материала вместе с подложенной под нее мембраной заправляют в круглый зажим прибора. При испытании воздух или жидкость, нагнетаемое под мембрану, равномерно распределяется во всех направлениях и растягивает мембрану и расположенный на ней материал. При таком испытании определяют давление воздуха или жидкости, величина которого характеризует прочность материала при пространственном растяжении, и удлинении материала при растяжении.
Образцы зажимаются посредство надавливания на копки «зажатия» 2.
Прибор подсоединен к компьютеру, на котором уставлена программа «AutoBurst». До начало работы необходимо установить постоянный темп роста давления от 140 см3/мин в поле программы «AutoBurst».
Порядок проведения испытаний
1. Подготавливают пять образцов в форме квадрата со стороной 15 см.
2. Включают ПК и прибор, щелкнув иконку «AutoBurst» на экране запускают программное обеспечение.
3. Испытываемый образец помещают на диафрагму и зажимают образец в круговом зажиме, с помощью кнопок зажатия, избегая разрывов и скольжений образца. Устанавливают устройство для записи измерений в нулевое положение.
4. Нажать кнопку «START» («Пуск») в поле программы «AutoBurst».
6. После разрыва материала, в поле программы «AutoBurst» высвечиваются значения: разрывное давления Pp и растяжение при разрыве lр.
7. Полученные данные сохраняют.
8. При разрыве образца диафрагма возвращается в нулевое положение, а колокол разжимается.
10. Если испытываемый образец разрывается близко к краю зажимного устройства, зафиксировать этот факт.
Обработка результатов
1. Вычислить среднее арифметическое значение разрывного давления и растяжения при разрыве. Округлить результат до двух значащих цифр.
2. Вычисляют случайную и относительную погрешность измерений (формулы для расчета приведены в лабораторной работе №1).
3. Результаты измерений заносят в таблицу 2. Значения сравнивают с нормами по стандарту ГОСТ Р ИСО 13795-3. Делают вывод о прочности испытанных материалов и соответствии его стандарту. Оформляют лабораторную работу по требованиям, изложенным в приложении 2.
Таблица 2 – Результаты измерений прочности на растяжение
Характеристики |
Номер образца |
Окончательный результат |
Относительная погрешность результата измерений, % |
||
1 |
…. |
n |
|||
Разрывное давление, кПа
|
|
|
|
|
|
Растяжение при разрыве, мм
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Что такое разрывное давление?
2. Опишите сущность метода прочности материала при пространственном растяжении.
Приложение 1
Перечень стандартов по основным методам испытания механических свойств нетканых материалов
Номер |
Содержание |
ГОСТ Р 53226-2008 |
Полотна нетканые. Методы определения прочности |
ISO 13938-1:1999 |
Текстиль. Свойство ткани на прорыв. Часть 1. Гидравлический метод определения прочности на прорыв и деформации при прорыве |
ГОСТ 53226-2008 |
Нетканые материалы. Методы определения прочности |
Приложение 2
Структура, содержание и оформление лабораторных работ
Общие положения
Лабораторная работа – небольшой научный отчет, обобщающий проведенную студентом работу, которую представляют для защиты для защиты преподавателю. К лабораторным работам предъявляется ряд требований, основным из которых является полное, исчерпывающее описание всей проделанной работы, позволяющее судить о полученных результатах, степени выполнения заданий и профессиональной подготовке студентов.
В отчет по лабораторной работе должны быть включены следующие пункты:
- титульный лист;
- цель работы;
- краткие теоретические сведения;
- описание экспериментальной установки и методики эксперимента
Требования к содержанию отдельных частей отчета по лабораторной работе
Титульный лист является первой страницей любой научной работы и для конкретного вида работы заполняется по определенным правилам. Для лабораторной работы титульный лист оформляется следующим образом.
В верхнем поле листа указывают полное наименование учебного заведения и кафедры, на которой выполнялась данная работа.
В среднем поле указывается вид работы, в данном случае лабораторная работа с указанием курса, по которому она выполнена, и ниже ее название. Название лабораторной работы приводится без слова тема и в кавычки не заключается.
Далее ближе к правому краю титульного листа указывают фамилию, инициалы, курс и группу учащегося, выполнившего работу, а также фамилию, инициалы, ученую степень и должность преподавателя, принявшего работу.
В нижнем поле листа указывается место выполнения работы и год ее написания (без слова год).
Образец написания титульного листа лабораторной работы приведен на рисунке 2.1.
Цель работы должна отражать тему лабораторной работы, а также конкретные задачи, поставленные студенту на период выполнения работы. По объему цель работы в зависимости от сложности и многозадачности работы составляет от нескольких строк до 0,5 страницы.
Краткие теоретические сведения. В этом разделе излагается краткое теоретическое описание изучаемого в работе явления или процесса, приводятся также необходимые расчетные формулы. Материал раздела не должен копировать содержание методического пособия или учебника по данной теме, а ограничивается изложением основных понятий и законов, расчетных формул, таблиц, требующихся для дальнейшей обработки полученных экспериментальных результатов. Объем литературного обзора не должен превышать 1/3 части всего отчета.
Описание экспериментальной установки и методики эксперимента. В данном разделе приводится схема экспериментальной установки с описанием ее работы и подробно излагается методика проведения эксперимента, процесс получения данных и способ их обработки
Министерство образования и науки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» Кафедра технологического оборудования медицинской и легкой промышленности
ОТЧЕТ по лабораторному практикуму ОЦЕНКА ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВА НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Выполнил:
Принял:
Казань 2013г.
|
Рисунок 2.1 - Оформление титульного листа лабораторной работы
Если используются стандартные пакеты компьютерных программ для обработки экспериментальных результатов, то необходимо обосновать возможность и целесообразность их применения, а также подробности обработки данных с их помощью. Для лабораторных работ, связанных с компьютерным моделированием физических явлений и процессов, необходимо в этом разделе описать математическую модель и компьютерные программы, моделирующие данные явления.
Экспериментальные результаты. В этом разделе приводятся непосредственно результаты, полученные в ходе проведения лабораторных работ: экспериментально или в результате компьютерного моделирования определенные значения величин, графики, таблицы, диаграммы. Обязательно необходимо оценить погрешности измерений.
Анализ результатов работы. Раздел отчета должен содержать подробный анализ полученных результатов, интерпретацию этих результатов на основе физических законов. Следует сравнить полученные результаты с известными литературными данными, обсудить их соответствие существующим теоретическим моделям. Если обнаружено несоответствие полученных результатов и теоретических расчетов или литературных данных, необходимо обсудить возможные причины этих несоответствий.
Выводы. В выводах кратко излагаются результаты работы: полученные экспериментально или теоретически значения физических величин, их зависимости от условий эксперимента или выбранной расчетной модели, указывается их соответствие или несоответствие физическим законам и теоретическим моделям, возможные причины несоответствия.
Если по специальному лабораторному практикуму требуется оформить в конце семестра общий отчет по всему циклу лабораторных работ, посвященных исследованию одного и того материала разными методами, оформляются также и отдельные отчеты по каждой работе цикла по мере их выполнения. На основе отчетов по каждой работе в конце семестра оформляется итоговый отчет, в котором основное внимание должно быть уделено анализу результатов, полученных в разных лабораторных работах.
Приложение 3