Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Проведение качественных оценок функциональных и эксплуатационных свойств полимерных материалов текстильной и легкой промышленности
1.1 Общие принципы проведения качественных оценок функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 12
1.2 Основные формы математического моделирования функциональных и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности
1.3 Основные принципы исследования и системного анализа функциональных и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 21
1.4 Выводы по главе 1 23
Глава 2 Разработка критериев качественной оценки функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 24
2.1 Математическое моделирование функционально потребительских и эксплуатационных свойств материалов
текстильной и легкой промышленности 25
2.2 Метод определения функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 31
2.3 Метод определения функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 34
2.4 Разработка критериев качественной оценки функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 37
2.5 Разработка критериев качественной оценки функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 44
2.6 Выводы по главе 2 49
Глава 3 Разработка интегральных критериев оптимальности математического моделирования функционально потребительских и эксплуатационных процессов материалов текстильной и легкой промышленности 52
3.1 Математическое моделирование функционально потребительских релаксационно-восстановительных процессов
материалов текстильной и легкой промышленности 53
3.2 Интегральный критерий оптимальности математического моделирования функционально-потребительских релаксационно восстановительных процессов материалов текстильной и легкой промышленности 59
3.3 Математическое моделирование функционально потребительских деформационно-эксплуатационных процессов
материалов текстильной и легкой промышленности 63
3.4 Интегральный критерий оптимальности математического моделирования функционально-потребительских деформационно эксплуатационных процессов материалов текстильной и легкой промышленности 69
3.5 Выводы по главе 3 73
Глава 4 Компьютеризация критериев качественной оценки функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 76
4.1 Компьютеризация определения функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 77
4.2 Компьютеризация определения функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности
4.3 Компьютеризация критериев качественной оценки функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 84
4.4 Компьютеризация критериев качественной оценки функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 86
4.5 Компьютерная реализация интегрального критерия оптимальности математического моделирования функционально-потребительских релаксационно-восстановительных процессов материалов текстильной и легкой промышленности 87
4.6 Компьютерная реализация интегрального критерия оптимальности математического моделирования функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных процессов материалов текстильной и легкой промышленности 91
4.7 Выводы по главе 4 94
Глава 5 Практическое применение критериев качественной оценки функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 96
5.1 Практическое применение метода определения функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 97
5.2 Практическое применение метода определения функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности
5.3 Практическое применение критериев качественной оценки функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 104
5.4 Практическое применение критериев качественной оценки функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности 110
5.5 Выводы по главе 5 116
Заключение 118
Список литературы
- Основные формы математического моделирования функциональных и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности
- Метод определения функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности
- Интегральный критерий оптимальности математического моделирования функционально-потребительских релаксационно восстановительных процессов материалов текстильной и легкой промышленности
- Компьютеризация определения функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В основе разрабатываемых критериев и методов качественной оценки функциональных и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности лежит математическое моделирование релаксационных и деформационных процессов указанных материалов. Улучшение качества материалов всегда являлась актуальной задачей производств текстильной и легкой промышленности, но особую значимость для развития экономики Российской Федерации она приобретает в период продолжающихся международных санкций. Решение поставленных перед текстильной и легкой промышленностью задач по улучшению качества материалов соответствует "Стратегии развития легкой промышленности России на период до 2015 года", разработанной по поручениям Президента РФ (№ Пр-1369 от 03.07.08) и Правительства РФ (№ ВП-П9-4244 от 15.07.08), а также рекомендованной к продлению на срок до 2020 года новой редакции "Стратегии" (Постановление Правительства РФ от 07.08.15).
Материалы текстильной и легкой промышленности - это не только товары бытового назначения, но и большая группа изделий специального назначения, применяемых в различных отраслях техники, включая оборонную промышленность, авиастроение, ракетостроение, автомобилестроение, судостроение и т.д. Текстильная и легкая промышленность страны - это важнейший многоуровневый сектор экономики, влияющий на укрепление обороноспособности страны, на ее экономическую, социальную и интеллектуальную безопасность. Поэтому, в настоящее время, актуальной задачей является разработка методов оценки качества производимой отраслью продукции и разработка новых инновационных материалов, обладающих разнообразными функциональными свойствами.
Разработка инновационных методов разработки и исследования материалов текстильной и легкой промышленности позволит ускорить как всестороннее динамическое развитие отрасли, так и осуществить наискорейший переход к импортозамещению выпускаемых материалов. Улучшение качества материалов текстильной и легкой промышленности необходимо проводить на основе комплексных системных исследований всего разнообразия их свойств, а также внедрения передовых компьютерных технологий в научные исследования и производство. Решение этой задачи позволит улучшить качество производимой продукции, что одновременно будет способствовать повышению экономической безопасности России.
Цель работы состоит в разработке критериев и методов качественной оценки функциональных и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности на основе математического моделирования указанных свойств и внедрения компьютерных технологий.
Основными задачами исследования являются:
методы математического моделирования и оптимизации функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности;
разработка методов определения релаксационно-восстановительных и деформационно-эксплуатационных характеристик материалов текстильной и легкой промышленности;
разработка критериев качественной оценки функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности;
разработка интегральных критериев оптимальности математического моделирования функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности;
- компьютеризация методов определения релаксационно-восстановительных и
деформационно-эксплуатационных характеристик материалов текстильной и легкой
промышленности;
- компьютеризация критериев качественной оценки функционально-потребительских и
эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности;
- практическая реализация разработанных методов определения и качественной оценки
релаксационно-восстановительных и деформационно-эксплуатационных свойств материалов
текстильной и легкой промышленности.
Методы исследования. Основой теоретического и методологического исследования явились современные представления, положения и разработки, применяемые в системном анализе, математическом моделировании, текстильном материаловедении. Широко используются различные методы менеджмента качества материалов, вычислительной математики, оптимизации, вязкоупругости полимеров, информатики и компьютерные технологии.
Научная новизна работы состоит в:
разработке математических моделей функционально-потребительских релаксационно-восстановительных и деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности, необходимых для оценки их качества;
разработке десяти локальных и двух интегрированных критериев качественной оценки функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности;
разработке интегральных критериев оптимальности математического моделирования релаксационно-восстановительных и деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности;
компьютерной реализации методов определения функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности, а также критериев качественной оценки релаксационно-восстановительных и деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности.
Практическая значимость работы.
Разработанные математические модели функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности, а также созданные на их основе методы определения и качественной оценки релаксационно-восстановительных и деформационно-эксплуатационных свойств указанных материалов, целесообразно применять на стадиях проектирования и производства текстильной продукции с целью улучшения ее качества.
Разработанные локальные и интегрированные критерии качественной оценки функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности служат практической основой для улучшения качества указанных материалов и их повышения конкурентоспособности.
Разработанные интегральные критерии оптимальности математического моделирования функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности позволяют выявить перспективные математические модели указанных свойств.
Благодаря компьютеризации критериев качественной оценки релаксационно-восстановительных и деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности появился механизм практического применения указанных критериев с целью оценки и улучшения качества исследуемых материалов.
Апробация результатов работы. Результаты, полученные в диссертации, докладывались соискателем на международных, всероссийских и региональных научных конференциях и семинарах: "Международный научно-практический семинар "Волокна и волокнистые материалы специального назначения. Исследования и разработки", "Всероссийская научная конференция молодых ученых "Инновации молодежной науки"", "Санкт-Петербургская ассамблея молодых ученых и специалистов".
Автор диссертационного исследования является неоднократным победителем конкурсов грантов для аспирантов, проводимых Комитетом по науке и высшей школе Правительства Санкт-Петербурга, а также получателем аспирантских стипендий Президента РФ.
Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 107 научных работ (в том числе 11 без соавторов), из которых 35 - в ведущих рецензируемых научных изданиях из "Перечня ВАК" (в том числе 4 без соавторов), 38 свидетельств о регистрации программ для ЭВМ в Роспатенте.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (224 наименования) и двух приложений. Основное содержание диссертации изложено на 146 страницах машинописного текста, иллюстрировано 15 рисунками и содержит 21 таблицу.
Основные формы математического моделирования функциональных и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности
Некоторый материал, непригодный при одних условиях использования, может быть пригодным при других и наоборот. Свойство обычно не имеет размерности. Свойства материалов могут иметь различный характер, например: механический, оптический, электрический, тепловой, геометрический, химический и др. [4].
Конкретными выражениями свойств материалов обычно выступают характеристики (признаки) - количественные или качественные выражения свойств или состояний, имеющие определенные размерности [5].
Проблемам проведения качественных оценок функциональных и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности посвящены многочисленные научные исследования [6-10].
Большинство материалов текстильной и легкой промышленности имеют повышенную возможность к релаксации и деформированию. Это обусловлено, в первую очередь, особенностями строения и тем, что указанные материалы представляют собой объекты сложной макроструктуры (нити состоят из волокон, ткани из нитей и т.д.) [11].
Проектирование и производство изделий из материалов текстильной и легкой промышленности сопряжено с проблемами, связанными с недостаточной информацией о качественных функционально-потребительских и эксплуатационных свойствах указанных материалов.
Основой для проведения качественных оценок функционально-потребительских и эксплуатационных свойств полимерных материалов текстильной и легкой промышленности обычно служат результаты системного анализа влияния деформационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности на процессы их проектирования и производства. При разработке качественных методов оценки функциональных и эксплуатационных свойств полимерных материалов текстильной и легкой промышленности часто используются, как стандартные, так и оригинальные методики проведения испытаний материалов текстильной и легкой промышленности [12].
Исходная информация о функциональных и эксплуатационных свойствах материалов текстильной и легкой промышленности, необходимая при проектировании и производстве указанных материалов, часто носит неконкретный, малодостоверный и разрозненный характер или отсутствует совсем.
Выделяются две причины сложившейся ситуации: - недостаточность методологических основ исследования; - отсутствие простых, но объективных и точных методов исследований свойств материалов текстильной и легкой промышленности. Это подтверждает актуальность проведения научных исследований функциональных и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности, в том числе релаксационно-восстановительных и деформационно-эксплуатационных.
Исследования, проводимые во Владивостокском государственном университете экономики и сервиса и в Новосибирском технологическом институте, позволили развить одно из новых научных направлений, суть которого состоит в системном подходе к исследованию деформационно-релаксационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности. Указанное научное направление позволило разработать методологию оценки свойств материалов в системе «материал изделие», учитывающую основополагающий принцип "информационной поддержки жизненного цикла изделия". Данные исследования сводятся к проведению системного анализа влияния свойств материалов текстильной и легкой промышленности на протекание процессов их жизненного цикла. Результатом такого анализа стала структурная модель по движению информации о деформационно-релаксационных свойствах материалов текстильной и легкой промышленности в процессе прохождения жизненного цикла, который может быть рассмотрен, как система "материал изделие". Результатом исследований явились выявленные деформационные характеристики свойств материалов текстильной и легкой промышленности, величина которых влияет на определение проектных решений при конструктивном проектировании текстильных изделий [6-8].
К наиболее весомым характеристикам при проектировании изделий текстильной и легкой промышленности относятся: - величина растяжимости при средней величине эксплуатационной нагрузки; - релаксационно-деформационные характеристики; - напряженно-деформационные характеристики движущихся материалов; - величина поперечного сокращения материала при его одноосном растяжении; - характеристики предельной продольной и поперечной деформации, а также их соотношение; - коэффициент Пуассона; - коэффициент поперечного сокращения и др. [13-17].
Несмотря на важность общего комплекса деформационно-релаксационных характеристик материалов текстильной и легкой промышленности применительно к их жизненному циклу, для отдельных этапов жизненных циклов указанных материалов значимыми являются лишь определенные качественные показатели деформационно-релаксационных свойств изучаемых материалов. Это свидетельствует о том, что на практике необходимо в каждом отдельном исследовании деформационно-релаксационных и других свойств материалов текстильной и легкой промышленности использовать разные методы их экспериментальной оценки. Отметим следующие основные виды деятельности по оценке качественных функциональных и эксплуатационных свойств при производстве материалов текстильной и легкой промышленности, это: - управление проектированием новых материалов, которое предусматривает достижение различных показателей качества, надежности и безопасности материалов, отвечающих всем требованиям потребителя, или выявление и устранение причин изготовления материалов низкого качества до постановки ее на производство, определение необходимых затрат на качество; - контроль материалов подразумевает получение и хранение тех материалов, качество которых удовлетворяет требованиям технических условий; - анализ специализированных процессов подразумевает проведение испытаний и проверок в целях выявления причин производства материалов низкого качества, определение возможности улучшения показателей качества, обеспечение повышения качества и проведение всесторонних корректирующих мероприятий на постоянной основе.
Очевидно, что все эти виды деятельности характерны для текстильной и легкой промышленности. Например, швейные, обувные, галантерейные и другие производства проектируют изделия, закупают необходимые материалы и контролируют их качество, обрабатывают материалы, а затем монтируют из них (материалов или деталей) изделие, контролируют качество готового изделия. Оценка качества материалов предусматривает широкое применение статистических методов: диаграмм Парето, контрольных карт, диаграмм причин и результатов, гистограмм, графиков и др.
Метод определения функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности
Обозначим через Рі=Ка (2-49) безразмерную переменную, характеризующую величину интенсивности деформирования материала в процессе эксплуатации, которая численно равна интенсивности процесса ползучести, отвечающего за деформационно эксплуатационные функционально-потребительские свойства рассматриваемого материала. При этом, Р1 может принимать любые неотрицательные значения (J3j 0). Чем меньше значение /?;, тем быстрее происходит процесс деформирования материала в процессе эксплуатации, тем быстрее оно соответствует своему функциональному назначению.
Критерий степени деформируемости материала в процессе эксплуатации Обозначим через D0 Р? = (2.50) А,+Ао безразмерную переменную, характеризующую степень деформируемости материала в процессе эксплуатации. При этом, (52 принимает неотрицательные значения ({32 0). Чем меньше значение /?2, тем большей степенью деформируемости в процессе эксплуатации обладает материала, тем более он соответствует своему эксплуатационному предназначению. Чем больше значение параметра /?2, тем меньшей возможностью к деформированию обладает материала, тем он менее комфортен в процессе эксплуатации.
Критерий возможности многократного деформирования материала в процессе эксплуатации Обозначим через Рз= (2.51) безразмерную переменную, характеризующую способность материала выдерживать многократное деформационное воздействие без значительного ухудшения своих эксплуатационных характеристик, где т„ - значение разрывного напряжения, а т0 - некоторое базовое значение напряжения например, т0=1МПа. При этом, fi3 принимает положительные значения (Р3 0). Чем меньше значение Р3, тем большей возможностью выдерживать многократные деформационные воздействия обладает материал.
Временной критерий деформационных воздействий на материал в процессе эксплуатации Обозначим через В = - (2 52) h безразмерную переменную, характеризующую временные способности материала сохранять свои функционально-потребительские свойства при деформировании в процессе эксплуатации, где t1 - некоторое значение базового времени, например tj=60c, TG - среднее деформационное время, определяемое по формуле: здесь jj - наименьшее значение из интервала исследуемых напряжений, т2 наибольшее значение из интервала исследуемых напряжений.
При этом, Р4 может принимать любые неотрицательные значения (J34 0). Чем меньше значение ст4, тем быстрее деформируется материал в процессе эксплуатации, что обеспечивает больший комфорт. безразмерную переменную, характеризующую устойчивость материала к многократному деформированию в процессе эксплуатации. При этом, Р5 может принимать любые неотрицательные значения (Р5 0). Чем меньше значение j35, тем большей устойчивостью к многократному деформированию в процессе эксплуатации обладает материал. Значение /35=0 соответствует условию полной устойчивости материала к многократному деформированию в процессе эксплуатации.
Ввиду того, что основные деформационные характеристики D0, Z , Ъпа и та были получены в пункте 2.3 с использованием математического моделирования деформационно-эксплуатационных свойств на основе вероятностного распределения Коши, интегральной функцией распределения которого является функция НАЛ, то, как было отмечено выше, все переменные /3j, Р2- Рз- $4- @5 также подчиняются вероятностному распределению Коши.
Вероятностную деформационную характеристику ар также можно считать подчинененной закону Коши по аналогии с релаксационной Так как все введенные вероятностные характеристики J3j, Р2- Рз- @4- р5 распределены по закону Коши, то целесообразно рассмотреть новый деформационно-эксплуатационный параметр Bd=fa+fa+fa+fa+fa, (2.55) также распределенный по закону Коши. Исходя их свойств слагаемых fa, fa, fa, fa, fa, переменная Bd принимает неотрицательные значения (Bd 0), причем деформационно-эксплуатационные свойства материалов текстильной и легкой промышленности будут тем лучше, чем меньше будет значение деформационно-эксплуатационного параметра Bd.
Таким образом, критерий улучшения качества деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности, отвечающих за их функционально-потребительские деформационно-эксплуатационные свойства, можно сформулировать следующим образом: где N - число исследуемых образцов материалов (объем выборки), B d среднее значение деформационно-эксплуатационного параметра. Как уже отмечалось, разработанный критерий оптимизации деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности носит интегрированный характер и включает в себя оптимизацию по пяти частичным критериям деформационно-эксплуатационных свойств указанных материалов, а именно по:
Интегральный критерий оптимальности математического моделирования функционально-потребительских релаксационно восстановительных процессов материалов текстильной и легкой промышленности
На основе предложенного в пункте 3.2 интегрального критерия оптимальности математического моделирования функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных процессов материалов текстильной и легкой промышленности, являющегося основополагающим для повышения надежности и точности прогнозирования указанных процессов, были разработаны компьютерный алгоритм и программа для ЭВМ, осуществляющие его компьютерную реализацию.
Применение вычислительной техники значительно ускоряет процесс получения системных сведений, как о потребительских и эксплуатационных характеристиках исследуемых материалов текстильной и легкой промышленности, так и о возможностях улучшения этих характеристик на основе анализа качества указанных материалов.
Разработанная на базе компьютерного алгоритма (рис. 4.6) программа для ЭВМ, позволяет осуществлять оптимальный выбор математической модели деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности, что, несомненно, позитивно сказывается на повышении точности и надежности такого моделирования, а, следовательно, и на достоверности определения деформационно-эксплуатационных свойств указанных материалов.
Алгоритм, приведенный на рис. 4.6, позволяет для заданных релаксационно-восстановительных и деформационно-эксплуатационных параметров (модулю упругости Е0 и вязкоупругости Ех, начальной D0 и предельно-равновесной податливости Д,, интенсивности релаксации , Рисунок 4.6 - Алгоритм реализации интегрального критерия оптимальности математического моделирования функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных процессов материалов текстильной и легкой промышленности. интенсивности ползучести bna, деформационной временной Де и сило-временной /CTiCT функциям) и для заданных значений деформации sm,(m = l,2,...,q) численно реализовать интегральный критерий оптимальности математического моделирования функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных процессов материалов текстильной и легкой промышленности (3.62). Приведенный на рис. 4.6 алгоритм позволяет осуществлять вычисления параллельно для нескольких релаксационных функций и функций запаздывания (ползучести), что дает возможность сравнения результатов, повышает надежность и достоверность вычислений. Интегральный критерий оптимальности математического моделирования функционально-потребительских деформационно эксплуатационных процессов материалов текстильной и легкой промышленности является наглядным средством контроля деформационно-эксплуатационных свойств указанных материалов, так как результатом его компьютерной реализации является график интегральной свертки (3.64) и по отклонениям указанного графика от единичного значения можно судить о степени оптимальности выбора математической модели деформационно-эксплуатационных процессов указанных материалов (рис. 3.3, рис. 3.4).
Таким образом, разработанный компьютерный алгоритм и соответствующая программа для ЭВМ позволяют в наглядной форме применить интегральный критерий оптимальности математического моделирования функционально-потребительских деформационно эксплуатационных процессов материалов текстильной и легкой промышленности.
По результатам компьютерной реализации интегрального критерия оптимальности математического моделирования функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных процессов материалов текстильной и легкой промышленности исследований были официально зарегистрированы компьютерные программы: "Системный анализ деформационных свойств текстильных материалов сложного макростроения" [203], "Системный анализ пластических свойств текстильных материалов сложного макростроения" [211], "Системный анализ вязкоупругих свойств текстильных материалов сложного макростроения" [212], позволяющие автоматизировать и упростить практическое использование указанного критерия.
Таким образом, для практической реализации предложенных ранее методов определения функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности, а также критериев качественной оценки указанных свойств, в четвертой главе были разработаны соответствующие компьютерные алгоритмы и программы для ЭВМ.
Применение интегральных критериев оптимальности математического моделирования функционально-потребительских релаксационно-восстановительных и деформационно-эксплуатационных процессов материалов текстильной и легкой промышленности также невозможно без применения компьютерной техники ввиду большого числа вычислений.
Компьютеризация научных исследований в текстильной и легкой промышленности играет важную роль для достижения поставленных целей -разработке и производства материалов, обладающих определенным набором функционально-потребительских эксплуатационных свойств.
Применение вычислительной техники значительно ускоряет процесс получения системных сведений, как о функционально-потребительских и эксплуатационных характеристиках исследуемых материалов, так и о возможностях улучшения этих характеристик на основе исследования и анализа указанных свойств.
Разработанные на базе компьютерных алгоритмов программы для ЭВМ по исследованию и прогнозированию функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности позволяют внедрять в практику методы исследования и критерии качественной оценки указанных свойств исследуемых материалов. Кроме того, компьютеризация разработанных методов исследования и критериев оценки качества функционально-потребительских и эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности позволяет проводить, как всестороннее исследование свойств материалов текстильной и легкой промышленности, так и осуществлять мероприятия по целенаправленному технологическому отбору образцов материалов, обладающих наилучшими функционально-потребительскими и эксплуатационными свойствами.
Разработанные на основе предложенных критериев оценки качества текстильных материалов, алгоритмы и программы ЭВМ позволяют автоматизировать процесс оценки качества и, тем самым, упростить его, сделать наглядным. Применение ЭВМ позволяет снизить трудоемкость вычислений и открывает пути к внедрению разработанных критериев в практику для оценки качества материалов.
Компьютеризация определения функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности
По рассчитанным параметрам функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности: начальной упругой податливости D0, предельно-равновесной податливости DX, интенсивности деформационного процесса l/bns и среднему деформационному времени та можно дать первичную оценку функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных свойств исследуемых материалов.
Так, например, среди текстильных нитей наиболее полно деформируется в процессе эксплуатации капроновая нить с линейной плотностью 187 текс, так как у нее наибольшее значение предельно равновесной податливости: Dx = 1,878 ГПа-1. Наименее полно деформируется в процессе эксплуатации лавсановая нить с линейной плотностью 15,6 текст, так как у нее наименьшее значение предельно равновесной податливости: Dx=0,154ГПа 1. В то же время, наиболее интенсивно процесс деформирования проходит для капроновой нити с линейной плотность 149 текс, так как у нее набольшее значение параметра интенсивности: l/bna =0,683. Наименее интенсивно процесс деформирования проходит у капроновой нити с линейной плотностью 187 текс, так как у нее наименьшее значение параметра интенсивности: 1/ЬП(Т=0,154.
Если сравнивать текстильные нити па параметру среднего деформационного времени, то здесь можно заметить, что среди текстильных нитей наиболее быстро деформируется в процессе эксплуатации капроновая нить с линейной плотностью 149 текс, так как у нее среднее деформационное время наименьшее: та =132с, а наиболее долго деформируется в процессе
эксплуатации капроновая нить с линейной плотностью 410 текс, так как у нее среднее релаксационное время наибольшее: та= 278 с.
Более точно провести оценку деформационно-эксплуатационных свойств материалов можно по критериям качественной оценки функционально-потребительских деформационно-эксплуатационных свойств материалов текстильной и легкой промышленности, разработанным в пункте 2.5, практическое применение которых будет описано в пункте 5.4.
Практическое применение критериев качественной оценки функционально-потребительских релаксационно восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности Рассмотрим практическое применение критериев качественной оценки функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности, разработанных в пункте 2.4. Для этого вычислим переменные (Xj, а2, ос2, а4, а5 по формулам (2.41-2.46), приведенным в пункте 2.4. Результаты вычислений приведены: для текстильных нитей - в табл. 5.10; для капроновых лент - в табл. 5.11; для технических тканей - в табл. 5.12.
Рассмотрим применение критериев качественной оценки функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности к текстильным нитям (табл. 5.10).
1. По критерию интенсивности восстановления материала после эксплуатации наилучшими свойствами обладает капроновая нить с линейной плотностью 91 текс, для которой параметр а1 имеет наименьшее значение: а1=2,36. Наихудшими свойствами обладает лавсановая нить с линейной плотностью 114 текс, для которой параметр а1 имеет наибольшее значение: а1 = 10,42.
2. По критерию степени восстанавливаемости материала после эксплуатации наилучшими свойствами обладает лавсановая нить с линейной плотностью 114 текс, для которой параметр а2 имеет наименьшее значение: а2=0,23. Наихудшими свойствами обладает капроновая нить с линейной плотностью 187 текс, для которой параметр а2 имеет наибольшее значение: а2=0,38.
3. По критерию возможности многократного восстановления материала в процессе эксплуатации наилучшими свойствами обладает лавсановая нить с линейной плотностью 15,6 текс, для которой параметр а3 имеет наименьшее значение: а3=3,12. Наихудшими свойствами обладает лавсановая нить с линейной плотностью 187 текс, для которой параметр а3 имеет наибольшее значение: a3 = 7,70.
4. По временному критерию восстановления функционально потребительских свойств материала после эксплуатации наилучшими свойствами обладает капроновая нить с линейной плотностью 149 текс, для которой параметр а4 имеет наименьшее значение: а4=1,63. Наихудшими свойствами обладает капроновая нить с линейной плотностью 410 текс, для которой параметр а4 имеет наибольшее значение: а4 = 3,45.
5. По критерию устойчивости материала к многократному восстановлению после эксплуатации наилучшими свойствами обладает лавсановая нить с линейной плотностью 114 текс, для которой параметр а5 имеет наименьшее значение: а5=0,41. Наихудшими свойствами обладает капроновая нить с линейной плотностью 410 текс, для которой параметр а5 имеет наибольшее значение: а5 = 1,60.
Результаты применения критериев качественной оценки функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности являются более точными, чем непосредственный анализ функционально-потребительских релаксационно-восстановительных характеристик, проведенный в пункте 5.1.
Однако, как несложно видеть, релаксационно-восстановительные свойства материала, являющиеся наилучшими с точки зрения одного критерия, могут оказаться худшими с точки зрения другого критерия. Поэтому, для системной оценки релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности необходим глобальный критерий, учитывающий одинаковое влияние всех локальных качественных критериев релаксационно-восстановительных свойств указанных материалов, которым является интегрированный критерий (2.48).
Результаты применения интегрированного критерия качественной оценки функционально-потребительских релаксационно-восстановительных свойств материалов текстильной и легкой промышленности приведены: для текстильных нитей - в табл. 5.13; для капроновых лент - в табл. 5.14; для технических тканей - в табл. 5.15.
Для исследуемых релаксационно-восстановительных свойств текстильных нитей релаксационно-восстановительный параметр Ар имеет наименьшее значение: Ар= 10,46 для капроновой нити с линейной плотностью 149 текс. Это означает, что данная нить обладает лучшим набором релаксационно-восстановительных свойств, чем остальные нити.