способ измерения напряженно-деформированного состояния движущихся текстильных материалов
Классы МПК: | G01N33/36 текстильных материалов |
Автор(ы): | Веретено В.А. (RU), Железняков А.С. (RU), Елтышев Ю.В. (RU) |
Патентообладатель(и): | Веретено Василий Ануфриевич (RU), Железняков Александр Семенович (RU), Елтышев Юрий Васильевич (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-04-10 публикация патента:
10.07.2004 |
Способ измерения напряженно-деформированного состояния движущихся текстильных материалов заключается в использовании импульсной лампы для наблюдения через диоптрический элемент движущегося деформированного материала и распознавания деформаций с помощью чувствительных элементов. При этом обеспечивают синхронизацию частоты (), задаваемой строботахометром импульсной лампы, с линейной скоростью движения материала и по наблюдаемому стробоскопическому эффекту и предварительно установленной зависимости =f(T) рассчитывают посредством микропроцессора натяжение (T) для каждого вида материала, а затем по зависимости =f(Т) определяют его деформацию (). Технический результат – создание технологических и инструментальных возможностей измерения напряженно-деформированного состояния движущихся длинномерных легкодеформируемых материалов сетчатой структуры. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Способ измерения напряженно-деформированного состояния движущихся текстильных материалов, заключающийся в использовании импульсной лампы для наблюдения через диоптрический элемент движущегося деформированного материала и распознавания деформаций, с помощью чувствительных элементов, отличающийся тем, что обеспечивают синхронизацию частоты () задаваемой строботахометром импульсной лампы с линейной скоростью движения материала, а по наблюдаемому стробоскопическому эффекту и предварительно установленной зависимости = f (T) рассчитывают посредством микропроцессора натяжение (T) для каждого вида материала, а затем по зависимости = f(Т) определяют его деформацию ().Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способу измерения напряженно-деформированного состояния (НДС) легкодеформируемых материалов сетчатой структуры (например, текстильных и трикотажных полотен) при их контактном взаимодействии с рабочими органами технологического оборудования.Известно устройство измерения НДС материалов, основанное на использовании оптических методов оценки параметров деформации (а.с. СССР МКИ кл. G 01 N 33/36, G 01 В 5/00, №1583841, 1988 г.), содержащее измерительный узел со стрелочным указателем, наклонное зеркало на каретке и диоптрический окуляр, установленный над наклонным зеркалом.Недостатком этого устройства и заложенного в нем способа измерения следует считать разрушающий метод подготовки образцов для исследования, а также невозможность измерения их деформации при непосредственном взаимодействии с движущимися рабочими органами технологического оборудования, функционирующего в номинальном режиме эксплуатации.Цель изобретения создание технологических и инструментальных возможностей измерения напряженно-деформированного состояния движущихся длинномерных легкодеформируемых материалов сетчатой структуры.Поставленная цель достигается тем, что обеспечивают синхронизацию частоты () работы строботахометра с линейной скоростью движения материала, а по наблюдаемому стробоскопическому эффекту и предварительно установленной зависимости =(Т) рассчитывают посредством микропроцессора натяжение (Т) для каждого вида материала, а затем по зависимости =(Т) определяют его деформацию.Рассмотрим теоретические предпосылки изменения сетчатой структуры легкодеформируемых материалов под действием внешних сил и возможность оценки их напряженно-деформированного состояния по измерениям геометрических параметров переплетений.На фиг.1 показан условный продольный разрез текстильного материала полотняного переплетения. При допущении, что на уровне макроструктурных изменений в материале радиусы нитей утка (rу) и основы (r0) постоянны, изменения раппорта переплетения h будут находиться в пределах2(ry+r0)<hAB. (1)При одноосном растяжении материала с учетом принятых допущений, когда рассматривается макроструктурная составляющая деформации, длина линии АВ постоянна, а параметр h изменяется при внешнем силовом воздействии. Изменение раппорта переплетения h и является информативным параметром для измерении напряженно-деформированного состояния материала.Если для определения деформации элементов сетчатой структуры материала под действием статической нагрузки достаточно использовать систему оптического увеличения раппорта переплетения и визуальный метод оценки его изменения по шкале микроскопа, то для исследований НДС движущегося материала в номинальном режиме работы оборудования необходимы дополнительные аппаратные средства для измерения перемещения элементов структуры. В частности, для решения этой задачи необходимо технически обеспечить возможность наблюдения условно неподвижного состояния движущихся элементов структуры материала. Это достигается посредством стробоскопического эффекта, основанного на определении синхронизирующей частоты работы импульсной лампы строботахометра с линейной скоростью движения материала.Рассмотрим теоретические обоснования применимости этого способа для исследования НДС материала. Дополнительно введем обозначения: h0 - раппорт (шаг) переплетения материала в недеформированном состоянии; hi - шаг переплетения материала в i-м напряженно-деформированном состоянии; 0 - синхронизирующая частота строботахометра, соответствующая раппорту h0; V0 - скорость движения материала; 0 - время перемещения раппорта переплетения на один шаг.Запишем действующие соотношения введенных параметров: Таким образом, если определить размер раппорта переплетения материала в недеформированном (свободном) состоянии применительно к тому или иному артикулу и синхронизировать по нему работу строботахометра, то частота синхронизации при заданной скорости V0 может служить информативным параметром НДС для этого вида материала. В связи с этим если приложить к образцу силовое воздействие T1 неизвестной величины, то по частоте стробоскопического эффекта можно определить измененный параметр раппорта материала h1 и его деформацию, т. е. h1=V0/1. Тогда Если определить 0 и для различных величин натяжения - 1, то, построив график зависимости =(T) для того или иного артикула материала, а затем зная =(T), можно определить деформацию материала.Отсюда следует, что если измерение базовой величины h0 и переменного значения hi выполняется на одном и том же оборудовании и при постоянной скорости движения материала, то теоретически эту скорость знать совсем не обязательно. В этом случае достаточно определить синхронизирующую частоту строботахометра 1, а затем, зная исходное значение 0, по выражению (3) можно определить 1.Чтобы пересчитать параметр 0 для недеформированного материала на другую скорость его движения необходимо преобразование вида где 1 - новое значение синхронизирующей частоты стробоскопа для другой скорости движения материала V1.Таким образом, способ определения натяжения материала Т по значению стробоскопической частоты сводится к следующему:- предварительно посредством диоптрического элемента определяют исходный параметр раппорта переплетения h0 для материалов различных артикулов и синхронизирующую частоту строботахометра 0 для известной скорости движения V0 соответствующего вида материала;- измеряют синхронизирующую частоту 1 для 2-го напряженно-деформированного состояния материала, движущегося с той же скоростью;- по тарировочной характеристике =(T) определяют натяжение материала при его контактном взаимодействии с рабочими органами технологического оборудования;- по тарировочному графику =(Т) определяют относительную деформацию материала в зоне его обработки.Технически способ реализуется следующим образом. При движении материала и действии на него силового поля со стороны рабочих органов технологического оборудования происходит деформация соответствующего участка полотна. При этом генератор строботахометра 1 (см. фиг.2) непрерывно или дискретно в программно задаваемом режиме изменяет частоту работы импульсной лампы 2. При совпадении частоты генерации строботахометра со скоростью движения материала устанавливается видимое метастабильное изображение измененной структуры переплетения с возможностью его наблюдения через диоптрический элемент 3, распознаваемое посредством чувствительной системы 4 оптоэлектронных элементов.Как только наступает видимое явление стробоскопического эффекта, формируется соответствующее физическое состояние определенного набора оптоэлектронных элементов чувствительной системы 4 и формируется команда управления строботахометром 1 и блоком сопряжения 5, передающим в реальном масштабе времени зафиксированное численное значение частоты синхронизации в микропроцессор 6. В вычислительном блоке 6 по соответствующей функции и алгоритму определяются параметры НДС материала.Класс G01N33/36 текстильных материалов