دانلود تحقیق پارچه های تاری پودی

پارچه های نساجی در هنگام استفاده و کاربردهای عملی ، تحت یکسری تغییرشکلهای پیچیده قرار می گیرند که این تغییر شکلها شامل افت پارچه ( Drape) ، زیر دست پارچه (Handle ) ، چروک شدن (Wrinkle ) یا تا خوردگی (Crease) و دیگر اثراتی که مرتبط با زیبایی پارچه است، می باشد.

واضح است که مصرف کنندگان پارچه ها ، بازرگانان و یا تولید کنندگان منسوجات ، این سری از کیفیتهای پارچه را بصورت ذهنی و با تجربه عملی ارزیابی می کنند، اما اگر یک کارشناس نساجی بخواهد خصوصیات فیزیکی – مکانیکی و کیفیتی پارچه را مورد مطالعه قرار دهد
می بایست این تغییر شکلهای پیچیده را بطور عملی بررسی نماید در واقع مطالعه مکانیک ساختمانی پارچه ، تمامی این موارد را در بر می گیرد.

]1[
یکی از خصوصیات بارز و مهم منسوجات ، خصوصیات خمش پذیری و انعطاف آنها در مقایسه با دیگر مواد در جهان پیرامون می باشد این خصوصیت ویژه پارچه ، ناشی از مواد تشکیل دهنده آن ، یعنی الیاف می باشد بطوریکه وقتی پارچه خم می شود ، الیاف می توانند در کنار هم حرکتی نسبی داشته باشند این حرکت نسبی می تواند بین تک تک الیاف مجاور و یا بین دسته های الیاف مجاور (نخ ) رخ دهد در واقع پارچه
– پارچه ای که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته است تاری پودی است –
می تواند تحت یک انحناء خم شود ؛ ولی اگر تحت دو انحناء یا بیشتر خم شود پدیده برش (Shear) ، رخ می دهد پس بطور کلی می توان این پدیده را بدین صورت توضیح داد : برش ، تغییر زاویه بین نخهای متقاطع است و همچنین به عنوان نتیجه خمش و تابیده شدن نخهای بین نقاط تقاطع نیز تعریف می شود.

]4[
برای مطالعه مکانیک تغییر شکلهای پیچیده لازم است ابتدا مطالعات آزمایشگاهی و تئوریهای تغییر شکل مورد توجه قرار گیرند سپس این تغییر شکلها را به شکلهای ساده تر تبدیل نمود و در نهایت مبانی علمی رفتار پارچه تحت تغییر شکلهای ساده بکار گرفته شود.

]1[
مکانیسم برش پارچه ، بر خصوصیات دیگر تغییر شکلهای پارچه مثل افتایش ، خم پذیری و انعطاف و کیفیت زیر دست پارچه تأثیر گذار است.

این نوع تغییر شکل بر خصوصیات فیزیکی – مکانیکی عملیاتی مثل کشش و خمش که در جهتهای تار ، پود یا دیگر جهات فرعی پارچه کاملا ً غیر یکسان هستند نیز تأثیر گذار است.

کلا ً مصارفی که در حین استفاده از پارچه ، تنش در دو محور یا چند محور دخیل هستند یا مصارفی که تنش در حین استفاده بیشتر از حالت عادی تنش وارده به پوشاک است خصوصیت برشی تأثیر گذار است و بنابراین قابل ملاحظه است که این رفتار مهم مورد مطالعه قرار گیرد زیرا خواص برش ، نقش بسیار مهمی در خصوصیات فیزیکی مکانیکی پارچه بر عهده دارد .]2[
1-2- تعریف برش پارچه (Shearing)
در هنگام استفاده از پارچه زمانیکه پارچه، تحت تغییر شکلهای پیچیده قرار
می گیرد رفتار برشی که یکی از تغییرشکلهای مهم فیزیکی – مکانیکی در پارچه است می تواند روشن کننده خصوصیت اجرایی و عملی پارچه باشد تغییر شکل برشی یکی از خصوصیات بارز پارچه نساجی می باشد که دیگر مواد به شکل ورقه نازک مثل کاغذ یا پلاستیک ، چنین قابلیتی ندارند این ویژگی پارچه را قادر می سازد تا تغییر شکلهای پیچیده را متحمل شود و توانایی پوشش بدن انسان را داشته باشد .

همچنین خصوصیت برشی روی خم پذیری ، انعطاف پذیری و زیر دست پارچه تأثیر گذار است و نه تنها برای پارچه های تاری پودی که برای انواع کامپوزیت های
- پارچه های ترکیبی – نساجی نیز از مسائل حائز اهمیت می باشد.

]5[
1-2-1- طبیعت برش
اگر چه در نظر اول ، برش مفهومی بسیار ساده دارد اما در مطالعه جزئیات ، پیچیدگیهایی بوجود می آید.

تحقیقات انجام شده توسط Trelor & Spivak در دانشگاه منچستر و Grosberg & Park در دانشگاه لیدز این موضوع را به شکل مطلوبی توجیه کرده است .

برای طرح مسأله برش بهتر است در ابتدا کرنش برشی (Shear strain) که توسط Love(1927) و Jeager(1962) مطالعه شده است مورد بحث قرار گیرد .

کرنش برشی خالص عبارت است از تغییر شکل یک جسم بوسیله ازدیاد طول یکنواخت در یک جهت و انقباض در جهت عمود به آن که از این رو مساحت جسم ثابت باقی می ماند.

این نوع تغییر شکل در شکل 1 آمده است
کرنش برشی خالص عبارت است از تغییر شکل یک جسم بوسیله ازدیاد طول یکنواخت در یک جهت و انقباض در جهت عمود به آن که از این رو مساحت جسم ثابت باقی می ماند.

این نوع تغییر شکل در شکل 1 آمده است .

شکل 1- (a) برش خالص .

(b) برش ساده .

(c) نمایه عمومی برش.

[1] اگر کرنش در یک جهت باعث ازدیاد طول به اندازه گردد طول خط موازی با جهت ازدیاد طول ، به مقدار می رسد و از آنجا که مساحت ثابت است خط در زاویه عمود به آن کاهش طول داده و طولش به مقدار می رسد در جایی که کرنش کم باشد مورد اخیر مساوی با است که مقدار عددی کرنش برای ازدیاد طول و همچنین کاهش طول مساوی خواهد بود.

با توجه به شکل ، دیده می شود که چهار گوش abcd با حالت اریب در جهت کرنش اصلی ، تغییر شکل داده است ، ولی مساحت آن تغییر نکرده است بنابراین اضلاع آن نسبت به حالت قبل دارای زاویه خواهد بود ؛ و زوایا در گوشه ها به اندازه 2 از مقدار به مقدار تغییر نموده است با توجه به قضیه فیثاغورث می توان بیان نمود که اضلاع چهارضلعی abcd به اندازه : طولشان اضافه شده است که با بسط آن می توان نشان داد مقدار آن ، می باشد حال اگر چهارگوش abcd را بچرخانیم به شکلی که یکی از اضلاع موازی جهت اصلی قرار گیرد کرنش برشی ساده آن در شکل (b .1 ) نشان داده شده است جابجایی واقعی یا برش گوشه های چهار ضلعی در جهتهای cg,bf,ae وdh می باشد که موازی یکدیگرند .

با این تفاسیر اگر یک چهار وجهی در نظر گرفته شود که گوشه های آن به یکدیگر عمود و موازی با جهت برش ساده باشند بعد از اعمال برش ، شکل آن مطابق با شکل (c10) خواهد بود که این تغییر شکل در واقع ایده اولیه برش است که اضلاع آن در جهت عمودی با زاویه هم جهت با برش ، زاویه دار می گردند مقدار کرنش برشیtg است که می توان نشان داد مساوی با tg2 می باشد و برای کرنشهای کوچک، خواهد بود .

بعد از ارائه یک نمایه از کرنش برشی ، نوبت به تنش برشی می رسد؛ تنش برشی عبارت است از نیروی وارده بصورت تانژانتی به صفحه ( یا در طول یک خط اگر با صفحه های دو بعدی مواجه باشیم ) البته این پدیده بصورت متوازن انجام می شود یعنی نیرویی در جهت مخالف و در یک صفحه موازی با آن وجود دارد تا نیروی گشتاور ثانویه حاصل از آن، از چرخش جلوگیری نماید .

بعد از این توضیح ، واکنش ناشی از اعمال تنش برشی به یک نمونه پارچه مورد بررسی قرار می گیرد؛ در حالت کلی تغییر شکلهای پیچیده ای ناشی از بردارهای تنش ایجاد می گردد که مهمترین مسأله تغییر شکل در جهت تنش برشی است که به آن کرنش برشی (tg ) گفته می شود و ارتباط بین این دو فاکتور منحنی تنش – کرنش می باشد این تنش سبب می شود نمونه بصورت آزادی برش پیدا نماید و بعد دیگر آن به شکل دلخواه تنظیم شود همانند آزمایش استحکام که سبب می شود انقباض بصورت آزادانه در جهت دیگر رخ دهد.

در شکل (a.1) تعادل برش خالص که ترکیب تنش کششی مثبت و منفی در جهتهای عمود به یکدیگر می باشد نشان داده شده است اما برای حالتهای دیگر تغییر شکل برشی ، دارای توزیع کرنش کششی دقیقا ً یکسان و همگون نیست بلکه سبب ازدیاد طول در bd و فشردگی در طول ac می شود اما نکته بسیار مهم و قابل توجه این است که همراه با این کرنش ، تنش نیز وجود دارد و این موضوع موجب یک مشکل حقیقی می شود : پارچه های نساجی ، ورقه های نازکی هستند و تنش فشردگی نمی تواند ایجاد شود بلکه به راحتی تورم یا بادکردگی (buckling) بوجود می آید.

]1[ بسیاری از محققین و متخصصین نساجی ، در پی مطالعات پیرامون پدیده برش بر این باورند که باد کردگی در حین عمل برش ، تقریبا ً بزگترین مشکل برای طراحی یک دستگاه آزمایشگر ایده آل می باشد .

بطور کلی می توان اظهار نمود که اندازه گیری برش و کمانش ( بادکردگی ) موادی که به شکل ورقه ای می باشند و سختی کششی و سختی خمشی آنها بسیار پائین است - به راحتی کشیده یا به راحتی خم می شوند - نیازمند دستگاههای با دقت بالا می باشد.

]5[ برای جلوگیری از بادکردگی یا تورم زودرس و همچنین برای آنکه بتوان برش بزرگ و قابل توجهی ایجاد نمود، در جهت موازی با محور ad ، نیروی کششی اعمال می شود که در شکل (a.2) نشان داده شده است .

وجود نیروی P پرواضح به نظر می رسد و از اجزاء تنش کششی T می باشد همچنین موازی با محور ac و مساوی یا بیشتر از تنش فشردگی t می باشد.

این نیرو از هر گونه تمایل به تورم در جهت ac جلوگیری می نماید .

کرنش فشردگی ممکن است در طول محور ac ثابت باشد و این موضوع به واسطه نسبت پواسون است که ناشی از کرنش bd می باشد و به خودی خود یا کشش اضافی در همان جهت افزایش می یابد.

اگر چه Treloar به سال 1965 نشان داده شده است که تنشهای فشاری داخلی را در همه جهات پارچه نمی توان حذف نمود .

شکل 2- (a ) نمایه برش ساده سازی شده با اعمال نیروی کششی .

(b ) نمایه شماتیک نیروهای موثر در پدیده برش پارچه تاری پودی .[1] حال اگر خط AB با طول واحد به گونه ای در نظر گرفته شود که زاویه نرمال را با جهت وارد شدن تنش کششی T داشته باشد از آنجائیکه تنش کششی می تواند در جهت خط هم جهت با وضعیت نرمال نیرو وارد نماید نیروی وارد به AB بواسطه تنش کششی به مقدار خواهد بود و اجزاء عمود به خط AB می توانند به مقدار باشند.

به همین شکل تنش t می تواند در طول قطر بواسطه برش تأثیر داشته باشد که اگر کشش بصورت مثبت در نظر گرفته شود : AB تنش خالص کششی عمود به = t (1) اگر رابطه را بر اساس t خلاصه کنیم خواهیم داشت : (2) که : مقدار ماکزیمم و مینیمم t می تواند در جهتهای مختلف بوسیه که با معنی می دهد تعیین گردد در واقع مقادیر ذیل تنشهای اصلی هستند که به محورهای اصلی وارد می شوند : در جهت (3) در جهت (4) اگر T مثبت باشد اولین عبارت مثبت است در حالیکه دومی می بایست منفی باشد از اینرو با تنش فشردگی ارتباط دارد.

با بسط این موضوع برای تنش فشردگی داریم : (5) = T >> t پس می توان گفت با افزایش نسبتا ً کافی تنش کششی T نسبت به تنش برشی ، تنش فشردگی به مقداری کاهش خواهد یافت تا تورم صورت نپذیرد .

در عمل یک کشش ثابت بکار گرفته می شود، در حالیکه تنش برشی به تدریج اضافه می گردد تنش فشردگی با نرخ کمی افزایش می یابد اما در نهایت باعث تورم می شود در حقیقت آغاز تورم ( باد کردگی ) پارچه ، یک مسأله پایدار الاستیکی است که به بزرگی فشردگی ، دیگر تنشها ، و ابعاد دیگری که این عمل روی آنها انجام می شود و سختی خمشی پارچه مربوط است .

از توضیحات فوق این موضوع بر می آید که اگر چه وضعیت کرنش کاملا ً مشخص نمی باشد اما شباهت نزدیکی میان آزمایش برشی و آزمایش استحکام در زاویه 45 نسبت به جهت برش وجود دارد.

برای پارچه های بافته شده این بدان معناست که آزمایش برش در ارتباط با آزمایش استحکام در جهت مایل است ( یا بالعکس ، آزمایش استحکام با آزمایش برش در جهت مایل ارتباط دارد ) یکی از موارد جذاب آزمایش برش این است که در هر گوشه مرکزی ، کرنش بصورت مثبت و منفی نمود دارد که این موضوع در آزمایش استحکام امکان پذیر نمی باشد.

در مبحث برش پارچه توجه اصلی به نوعی مواد خاص محکم که نسبت پوآسون کوچکی دارند و تحت کشش محوری ، مساحتشان افزایش می یابد و بنابراین احتیاج به تنش کمکی اضافی برای رسیدن به برش ساده در مساحت ثابت دارند ، سوق داده شد اما اگر یک مدل از میله های متصل به یکدیگر همانند شکل (3) در نظر گرفته شود قابل ملاحظه است که این مدل تحت تأثیر نیروی کشش محوری به حالت برش برسد که علیرغم طول ثابت در اضلاع ، مساحتش کاهش یافته و نسبت پوآسون بالایی دارد.

در این وضعیت برابری دقیقی میان آزمایش برش و استحکام کشش محوری وجود دارد.

در واقع مدل اخیر -که واقعا ً دارای توزیع کرنش است - را می توان مدل شبیه سازی شده پارچه ای بافته شده دانست تا با ساده سازی نتایج ، فهم موضوع نیز راحت تر باشد.

همچنین این مدل عدم همگونی که در پارچه های نساجی ملاحظه می شود را نظیر : مدول کرنش کششی در طول نخ و کرنش برشی در جهت اریب و کمترین مدول برای کرنش کششی در جهت اریب و کرنش برشی در جهت نخها نشان می دهد .

تاکنون در توضیحات اخیر بطور ضمنی فرض شده است که در تمام نمونه های پارچه مورد نظر ، تنش و کرنش یکنواخت می باشد.

بالطبع اگر اصول روش اخیر بکار گرفته شود ممکن است تأثیر کرنشهای مختلف جدا گردد یا اگر لازم باشد بخشی به تعداد ثابت و بخشی به تعدادی که در طی آزمایش متغیر است تقسیم گردد از این رو تأثیر تنش کششی کمکی مورد نیاز می تواند کرنش ثابتی ایجاد کند و برش می تواند به عنوان یک اثر جداگانه و مستقل از تنش و کرنش کششی در نظر گرفته شود.

]1[ شکل 3- مدل شبکه ای .

(a) بدون کرنش .

(b ) کرنش عمودی وقتی که تحت نیروی کششی ، فشار یا نیروهای برشی قرار می گیرد .[1] 1-2-2- مسأله عملی برش در بررسی عملی پدیده برش ، مسأله ای که مشکل ساز است بکاربردن نیرو در یک حالت آزمایشی است زیرا این نیرو نمی تواند سبب توزیع تنش یکنواخت در نمونه شود.

همچنانکه Treloar در سال 1965خاطر نشان ساخت : در عمل ، اعمال نیرو به یک ورقه که سبب یک تنش ایده آل برشی شود غیر ممکن است .

در اغلب موارد بهترین کار استفاده از روش ساده ای است که Treloar در سال 1965 ابداع کرد که شماتیک این روش در شکل 4 نشان داده شده است همانطور که از شکل بر می آید نمونه پارچه توسط بخشهای AB و DE گرفته شده است و تحت تأثیر نیروی عمودی W در نقطه C و نیروی افقی F وارد به بخش DE می باشد که در نتیجه این نیروها زاویه برشی پدید می آید.

حاصل نیروهای F و W به فک پائینی در نقطه C اثر می کند البته می بایست نیروهای مساوی و در جهت مقابل آن نیرو در پارچه وجود داشته باشد.

این نیرو از داخل پارچه و در همان راستا و به مقدار مساوی اما در خلاف جهت وجود دارد و از طریق پارچه به فک AB منتقل می شود که در شکل (b.4( برای یک نمونه چهارگوش مربعی نشان داده شده است.

همانطور که از شکل (b.4) برمی آید یک وضعیت عدم تقارن وجود دارد که دال بر عدم توزیع یکنواخت تنش می باشد و نیروی حاصل میان هر فک و نمونه بصورت نایکنواختی در طول فک توزیع می گردد و این شکل توزیع ، محاسبه اثر آن را به دلیل خصوصیت الاستیک نمونه‌که‌شامل خصوصیت‌‌غیر‌خطی‌و آنیزوتروپیک است مشکل خواهد ساخت.

در شکل (c.4) سه دیاگرام نشان داده شده اند که مسأله عدم تقارن و بالطبع نایکنواختی توزیع تنش را نشان می دهند که در آنها کرنش برشی و همچنین نسبت F به W تغییر می کند .

Treloar همچنین مشخص کرد که این وضعیت به هنگامیکه نمونه دارای نسبت عرض به طول بالایی باشد ساده تر خواهد بود این موضوع در شکل (d.

4) نشان داده شده است.

وی با مشکلی که پیش از این نیز مطرح شد یعنی چروک یا تورم در آزمایش برش بصورت عملی و تئوری برخورد نمود و نشان داد تأثیر آن به شرطی که از نمونه پهن استفاده شود کمتر خواهد بود؛ بطوریکه عنوان کرد که نسبت عرض به طول نمونه باید 10 به یک باشد .

همچنین Treloar مسأله ای دیگر را مورد بحث قرار داد که در رابطه با توزیع تنش و مشکل ناشی از آن می باشد زیرا سبب منحرف شدن فک پائینی می گردد .

در ادامه این بحث ، چگونگی محاسبه پارامترهای برشی شامل زاویه برش ، کرنش برش tg ذکر می گردند اگر چه باید توجه داشت به دلایل ذیل نیروی برشی نمی تواند تنها F در نظر گرفته شود .

فرض کنید به عرض نمونه پارچه ، تعدادی نخهای آزاد مطابق شکل (e.

4) وجود داشته باشد و به آن نیروی عمودی Wtg وارد شود این نیرو سبب می شود تماس نخها در جهت زاویه بصورت عمودی باشد البته نخهای آزاد با این تعریف مقاومت برشی ندارند با این وضعیت باید پذیرفت مقدار Wtg از نیروی F کاسته شود تا نیروی مؤثر بر برش یعنی S حاصل آید: S= F - Wtg (6) شکل 4- (a ) دستگاه آزمایش گر برشی استفاده شده توسط ‌‌Treloar ( 1956) .

(b) نیروهای موثر در آزمایش برش .

(c ) تغییر تقارن با کرنش و نرخ F به W .

(d) استفاده از نمونه با عرض زیاد .

(e ) نیروها وقتی که نمونه به وسیله نخ های آزاد تغییر محل می دهد .

[1] اگر چه رابطه (6) دارای یک حالت خاص است اما در اکثر ارتباطات معمول نیز از آن استفاده می شود.

فرض کنید نقطه اعمال نیروی F به اندازه dx موازی و هم جهت با F جابجا شود ،کار انجام شده دارای مقدار Fdx می باشد.

اگر وزن W نیز به مقدار dy افزایش یابد انرژی پتانسیل به مقدار Wdy اضافه خواهد شد.

اختلاف میان این دو مقدار همان کار انجام شده در جهت تغییر شکل پارچه است و اگر تغییر شکل کاملا ً الاستیک باشد بصورت انرژی کرنشی برشی ذخیره خواهد شد ازاین رو خواهیم داشت : کار انجام شده در برش پارچه = Fdx – Wdy = (F-W dy/dx)dx (7) یا نیروی برش مؤثر = S = F-W dy/dx (8) اگر تغییرشکل در طول ثابت نخ همانند شکل (a.

4) صورت پذیرد رابطه برقرار خواهد بود .

همچنین Treloar خاطر نشان ساخت که رابطه (6) اگر چه به صورت دلخواه تعریف شده است ولی همانطور که برای نخهای آزاد مناسب است برای پارچه نیز از اعتبار لازم برخوردار خواهد بود و استثنایی برای استفاده از آن در سایر مواد ورقه ای وجود ندارد.

اگر چه رابطه (6) در کارهای منشره شده مورد استفاده قرار گرفته اند اما در صورت لزوم از تعریف کلی بیان شده در رابطه (8) نیز می توان استفاده نمود.

]1[ 1-3- منحنی برش پارچه از آنچه تاکنون درباره برش یاد شد، می توان دریافت که برش در پارچه های تاری پودی ، در اثر حرکت نسبی دو دسته نخ تشکیل دهنده پارچه ، یعنی تار و پود ناشی می شود ، نخهایی که بصورت متقاطع در هم بافته شده اند تا پارچه بوجود آید.

]2[ برای پدیده برش می توان منحنی رسم نمود که بر اساس تنش (Stress) و کرنش (Strain) موجود در کل روند است.

این منحنی به دو شکل بر حسب آزمایش ، قابل ترسیم است : منحنی رفت و برگشتی ؛ که طی آزمایش ، دستگاه آزمایش گر ، پارچه را برش داده و سپس در جهت عکس برش ، پارچه را به نقطه اولیه خود باز می گرداند (منحنی دو طرفه ) .

منحنی رفت ؛ که طی آزمایش ، دستگاه آزمایشگر پارچه را فقط تا مرحله دستیابی به برش می رساند و بازگشت به نقطه اولیه وجود ندارد (منحنی یک طرفه ) .

در این بخش به تفصیل درباره این منحنی و فاکتورها و عوامل مختلف ناشی از آن بحث می شود .

1-3-1- منحنی رفت و برگشتی برش ( دو طرفه ) آقای Cusick ، محقق نساجی ، در سال 1961 منحنی ویژه برش را برای نمونه چهار ضلعی با طول اضلاع L رسم نمود که در شکل(5) آمده است ؛ که در آن نیروی برشی S حاصل از رابطه (6) با تقسیم هر یک از عوامل ذیل نرمال شده است؛ این عوامل عبارتند از : تقسیم به عرض نمونه تا تنش برشی ، بر حسب گرم – وزن بر سانتی متر (gr- Wt/cm) ( بر این اساس که نمونه تنها دوبعدی باشد ).

تقسیم به عرض نمونه و ضخامت برای رسیدن به تنش برشی بر اساس مساحت سطح مقطع ، که تنش برشی در اینجا بر حسب گرم – وزن بر سانتی متر مربع می باشد‌ ((gr- Wt/cm .

تقسیم به عرض و وزن در واحد سطح پارچه تا تنش برشی ویژه بر حسب گرم – وزن بر تکس (gr- Wt/tex) حاصل آید .

در دیاگرام مذکور می توان هیستریس (پسماند ) را مورد توجه قرار داد.

منحنی از مرکز (نقطه صفر) شروع می شود سپس در مسیر OA به جایی می رسد که حلقه برگشت ، هیستریس خود را از نقطه B و D در اثر تورم نشان می دهد .]1[ شکل 5- منحنی عمومی برش پارچه ( بعد از Cusick 1961 ) .

[1] Cusick ، پارامترهای رفتار برشی را بصورت ذیل ذکر نمود : زاویه برش : زاویه بین نخهای متقاطع پارچه نسبت به جهت عمود در حالت برش یافته ، که واحد آن درجه است .

زاویه کمانش ( تورم ) : زاویه برش ، زمانیکه پارچه دچار پدیده تورم (buckling) می گردد.

زوایای کمانش را با طول BF و DG در شکل 5 نشان می دهند .

جفت نیروی برشی (Shearing couple) : نیرویی که به نمونه وارد می‌شود و واحد آن gr – wt/cm است .

جفت نیروی کمانشی (Buckling couple) : همان جفت نیروی برشی است منتها در زمانی که پارچه شروع به تورم می کند.

جفت نیروهای کمانشی نیز بوسیله طولهای BE و DH درشکل (5) قابل مشاهده می باشند .

تنش برشی (Shearing stress) : جفت نیروی اعمالی در واحد سطح نمونه می باشد و واحد آن gr – wt.cm/cm است که برابر نیرو بر واحد عرض نمونه می باشد که واحد آن بصورت gr- wt/cm است .

تنش کمانشی (Buckling stress) : همان تنش برشی است منتها در زمانی که پارچه دچار کمانش می شود .

مدول برشی اولیه (Initial shearing modulus) : نسبت افزایش تنش برشی به افزایش زاویه برش در ابتدای منحنی است که همان شیب منحنی در ناحیه شروع منحنی درنقطه O است و واحد آن deg / gr-wt.cm/cm می باشد .

مدول برشی در زاویه صفر (Shearing Modulus at zero) : نسبت افزایش تنش برشی به افزایش زاویه برشی در منحنی هیسترسیس برش در زاویه صفر است.

این مقدار از شیب منحنی شکل (5) در نقاط A و C بدست می آید .

تنش برشی مخصوص (Specific shearing stress) : تنش برشی بخش بر جرم واحد پارچه ( گرم بر 10 متر مربع ) است که واحد آن km-wt یا gr-wt/tex می باشد .

10 – مدول برشی مخصوص (Specific shearing Modulus) : مدول برشی بخش بر جرم واحد پارچه می باشد .

11- انرژی (Energy) : کار انجام شده ناحیه نیروی منحنی در H در مقابل x است بطوریکه H نیروی اعمال شده افقی به فک پائین و x فاصله جا به جا شده افقی توسط فک پائین می باشد با معادلات ذیل مقدار کار حاصل می شود : (9) کار انجام شده = = = = k (P- یعنی ناحیه زیر منحنی) (10) انرژی تلف شده ، از منحنی هیسترسیس بدست می آید که واحد آن gr-wt/cm می‌باشد .

12- هیسترسیس در زاویه صفر (Hysteresis at zero Angle) : این پسمآند از فاصله بین نقاط برخورد در منحنی هیسترسیس روی محور زاویه صفر بدست می آید و واحد آن gr-wt.cm/cm می باشد این مقدار از طول AC از منحنی بدست می آید .

از دیگر موارد مفید کشف شده در این راستا توسط Cusick ، مقدار توانایی نسبی معمولی در جسم برای برش می باشد که مقدار آن به زاویه برش در تنش برشی 2gr-wt/cm مربوط می باشد.

]4[ 1-3-2- منحنی برش یکطرفه رفتار برشی پارچه تاری – پودی توسط این نمودار ، تا حد خیلی دقیقی قابل مشاهده است.

همانطور که در شکل(6) دیده می شود اگر پارچه با ازدیاد طول کوچکی تغییر شکل داده شود - یعنی ناحیه OA- سختی برش در ابتدا بسیار بزرگ است‌‌‌با افزایش کرنش این مقدار افزایش می یابد.

در این ناحیه مکانیزمهای اصطکاکی بر رفتار برش چیره است و کاهش سختی برشی معمولا ً مربوط به تحرک مداوم عناصر اصطکاکی است.

به محض اینکه تنش برای غلبه بر نیروی اصطکاک به اندازه کافی بزرگ شد – نیروی اصطکاکی که در نواحی تقاطع نخهای پارچه وجود دارد- سیستم شروع به لغزش می کند و سختی موجود در پارچه افت پیدا می کند، این ناحیه AB می باشد.

در ناحیه ای مخصوص از تنش ، سختی به پائینترین حد خود یعنی نقطه B می رسد و اثرات باقیمانده که بطور تقریبی خطی هستند با شیب به پایان محدوده می رسند که گمان می رود این شیب تحت کنترل تغییر شکلی در پارچه به نام عناصر الاستیکی در پارچه می باشد.

یک واقعیت مشاهده شده دیگر آن است که در بالای سطح پائینی کرنش برشی (10- 5) ، سختی برشی با افزایش کرنش زیاد می شود.

در دامنه های بزرگتر، یعنی نقطه c ، سختی دوباره شروع به افزایش می کند و منحنی های بسته ، با افزایش مقادیر زاویه برش ، در عرض افزایش می یابند.

به نظر می رسد که این مورد تحت تأثیر دو خمیدگی نخهای متقاطع در پارچه یا روی هم سوار شدن نقاط تقاطع یا هر دوی آنهاست.

]3[ شکل 6- منحنی تنش – کرنش پارچه های تاری پودی در حین تغییر شکل برشی.

[3] به عنوان نتیجه ای بر این مبحث می توان فرمهای مختلف تغییر شکلی که تحت تأثیر نیروی برش و درجه برش می باشند را بصورت ذیل ذکر نمود : تغییرشکل پارچه ، تحت تأثیر نقاط تقاطع سخت ، زمانیکه برش و نیروی برشی بسیار کوچک می باشد .

لغزش نخ در نقاط تقاطع ، بطوریکه به طور تدریجی تغییر مکان می دهند .

تغییر شکل الاستیک ، زمانیکه لغزش کامل می شود .

فشرده شدن ساختمان پارچه .

فرمهای مختلف تغییر شکل برشی ذکر شده در شکل (6) قابل تفسیرند ؛ در مقابل نیرویی که به عنوان نیروی برشی به پارچه اعمال می شود در ابتدا ساختار پارچه از خود مقاومت نشان می دهد و از این رو مدول برشی همان طور که در شکل پیداست (OA) به شدت افزایشی است.

اگر لغزشی در نقاط تقاطع نخها وجود نداشت این ادعا وجود داشت که شیب در طول OA باقی می ماند، ولی لغزش در نقاط تقاطع شروع می شود و زمانیکه مقاومت اصطکاکی پدیدار می شود منحنی تغییر می کند و به سمت OB می رود .

بعد از اتمام و کامل شدن لغزش نخها ، یک مقاومت وجود دارد که در واقع نتیجه خمش الاستیک خالص نخ است هیسترسیس برش ، فقط و تنها فقط از طریق همین ناحیه دوم ، قابل تعیین است افزایش مقدار نیروی برشی یک ناحیه غیر خطی را نشان می‌دهد که ناشی از فشردگی ساختار پارچه است .]2[ 1-4- خصوصیات برش پارچه نتایج آزمایشهای خصوصیات برش ، بطور جامع در مقالات آقایان Eeg-dofsson& Morner در سال (1957) ، Kilby (1961) ، Behre(1961) ، Lindberg(1961) ، Cusick(1961-62) و Treloar(1965) آمده است .

در این بخش رفتار برشی پارچه های تاری پودی با توجه به تحقیقات در این زمینه آورده می شود و در ادامه رابطه بین تغییر شکل برش و خمشی پارچه ذکر می گردد .

1-4-1- رفتار برش پارچه در شکل (7) تأثیر زیاد نیروی نرمال بر روی رفتار برشی یک نمونه مربعی از پارچه پنبه ای که توسط Treloar(1965) بررسی شده است نشان داده شده است .

شکل 7- منحنی های برش بدست آمده توسط Treloar (1965) که نشان دهنده تاثیر تغییر نیروی نرمال W هستند .

در این شکل پارچه پنیه ای بوده است .

نیروی اعمالی 101 g/m2 نمونه به شکل مربع با اضلاع 20cm بوده است .[1] در حالیکه در شکل (8) برای همان پارچه پنبه ای و (9) برای پارچه ویسکوز ریون مشخص شده است.

تأثیر بار نرمال بر نمونه ای که دارای عرض کم باشد بسیار محدود است .

Treloar در سال 1965 مشخص نمود که نمونه مربعی از گوشه بالا سمت چپ شروع به چروک شدن می نماید و سپس در گوشه پائین سمت راست این عمل ادامه می یابد و در نهایت به تمامی سطوح کشیده می شود؛ این مقایسه با نمونه های با عرض کم انجام شده است که در آنها چروک تقریبا ً در تمام سطح ایجاد می شود و معمولا ً شدت آن افزایش می یابد.

این تفاوت، مسأله پیش بینی شده اختلاف ناشی از یکنواختی توزیع تنش را تأیید می کند.

همچنین Treloar کاهش طول عمودی نمونه را اندازه گرفت و کشف کرد بیشترین کاهش که با پذیرش طول ثابت بصورت تئوری درنظر گرفته شده و عمده آن با ایجاد پدیده چروک توضیح داده شده است، واقعا ً وجود دارد.

اما بعضی از انحرافات در نبود چروک نیز ایجاد می گردد .

شکل 8- منحنی های برش به دست آمده توسط Treloar (1965) بعد از یک سیکل کامل .

نیروی اعمالی برابر 101g/m2 و نمونه به شکل متوازی الاضلاع با ابعاد 20×2cm بوده است .

[1] شکل 9- منحنی های برشی بدست آمده توسط Treloar (1965) .

پارچه ویسکوزریون .

نیروی اعمالی 175g/m2 و نمونه به شکل متوازی الاضلاع و با ابعاد 20×2cm بوده است .

[1] Cusick در سالهای 1961-62 نتایجی را برای انواع پارچه ارائه داد.

بعضی از منحنی های ویژه برای پنبه ، ویسکوز ریون و پارچه های فاستونی در شکل (10) آورده شده است.

منحنی ها غالبا ً بصورت غیر متقارن هستند و شکل (11) این حالت خاص را برای پارچه سرژه نشان می دهد.

cusick نشان داد که تأثیر بار نرمال بر روی پارامترهای برش چگونه است .

شکل 10- منحنی های برش به دست آمده توسط Cusick (1961) .

مقایسه بین پارچه های فاستونی ، ریونی و پنبه ای .

نمونه ها همگی به شکل مربع و به ضلع 3 inch بوده اند .

[1] شکل 11- منحنی های برش به دست آمده توسط Cusick (1961) .

پارچه سرژه .

نمونه به شکل مربع و ابعاد آن 3 inch بوده است .

[1] در شکل (12) یک مدل برای توضیح رفتار اساسی برش پارچه های تاری پودی نشان داده شده است که توسط cusick در سال 1961 ابداع شده و شامل یک قسمت اصطکاکی و دو المان الاستیکی می باشد و در شکل (13) منحنی حاصل از این مدل برای این نیرو – تغییر شکل آورده شده است .