Физические свойства материалов. Масса, плотность и пористость материалов

Сортировка данных в таблице

Сортировка позволяет организовать элементы столбцов таблицы в алфавитном или другом порядке.

Перед началом сортировки необходимо определиться с тем, по какому столбцу она будет осуществляться, а затем нажать кнопку раскрывающегося списка в названии этого столбца и выбрать подходящий способ сортировки, начинающийся со слова Сортировать. Способ сортировки различается в зависимости от типа данных ячеек. Для числовых данных — сортировка от минимального к максимальному и от максимального к минимальному, для дат — от старых к новым и от новых к старым, для текста — от А до Я и от Я до А. Пустые ячейки столбца при любом способе сортировки располагаются внизу таблицы. После выбора ключевого столбца и способа сортировки Excel проводит указанную операцию, а столбец помечается специальным знаком, указывающим направление сортировки. Естественно, что при любом способе сортировки переставляются не только значения ключевого столбца, а вся строка.

Простой способ сортировки не подходит, если в столбце есть повторяющиеся значения. В этом случае надо использовать второй столбец для определения дальнейшего порядка сортировки таблицы, т.е. применить многоуровневую сортировку. Для использования такого типа сортировки нужно установить указатель на любой ячейке таблицы и выполнить команду: Главная Þ группа Редактирование Þ Сортировка и фильтр Þ Настраиваемая сортировка или Данные Þ группа Сортировка и фильтр Þ Сортировка. Excel выделит все данные таблицы и отобразит окно Сортировка, в котором надо указать ключевой столбец и порядок сортировки. Для добавления следующего критерия сортировки нужно нажать кнопку Добавить уровень и ввести соответствующие параметры. На каждом из следующих уровней сортировка применяется к группам записей, имеющих одинаковые значения ключа для предыдущего уровня сортировки. Если на очередном уровне все записи имеют различные значения ключа сортировки, то организация следующих уровней сортировки становится бессмысленной. Сортировку можно проводить по 64 полям.

При сортировке может учитываться регистр символов. Для использования этого параметра надо установить флажок Учитывать регистр в окне Параметры сортировки, которое отображается после щелчка мышью на кнопке Параметры в окне Сортировка.

Вместо простого порядка сортировки по возрастанию или по убыванию можно задать пользовательский порядок сортировки по заданному ключу. В этом случае не применяются обычные правила сортировки в алфавитном или числовом порядке. Например, с помощью пользовательского порядка сортировки, можно отсортировать список по месяцам календаря: январь, февраль, март и т.д. Чтобы применить такой порядок сортировки, надо в окне Сортировка в раскрывающемся списке Порядок выбрать опцию Настраиваемый список, а в появившемся окне Списки выбрать нужный список значений. Список значений, определяющий пользовательский порядок сортировки, должен быть предварительно создан (см. п. 1.7).

В Excel возможна также сортировка по цвету. Она позволяет распределять данные в таблице, основываясь на фоновой заливке ячеек и цвете шрифта. В качестве условия для сортировки можно использовать набор значков, применяемых при условном форматировании (см. п. 1.15). Для этого надо в окне Сортировка в раскрывающемся списке 2-го поля выбрать Цвет ячейки, Цвет шрифта или Значок ячейки.

При сортировке меняется порядок следования записей. Если возникает необходимость часто возвращаться к первоначальной последовательности строк таблицы, то следует добавить в таблицу еще один столбец с порядковым номером записи и выполнять сортировку по этому полю.

Пример 4.1. В таблице Excel, представленной на рис. 4.1, провести сортировку по группе (по возрастанию), внутри группы по убыванию среднего балла, при равенстве среднего балла — по фамилии.

Установим курсор в любую ячейку таблицы и вызовем команду: Главная Þ группа Редактирование Þ Сортировка и фильтр Þ Настраиваемая сортировка. В поле Сортировать по в раскрывающемся списке выберем Группа, а в поле Порядок — По возрастанию. Щелкнем на кнопке Добавить уровень и в появившемся поле Затем по выберем Средний балл, а в поле Порядок — По убыванию. Снова щелкнем на кнопке Добавить уровень и выберем в поле Затем по — Фамилия, а в поле Порядок — От А до Я. На всех уровнях в поле Сортировка автоматически появляется опция Значения. Щелкнув на кнопке ОК, получим результат, представленный на рис. 4.2.

Рис. 4.2

Массу материалов определяют разными методами в зависимости от их толщины. Так для тонких текстильных материалов и искусственных кож определяют поверхностную плотность (массу 1 м ), для картонов и резин – массу пластины. В ряде случаев масса является одним из показателей, по которому можно контролировать правильность проведении технологического процесса производства материала. Массу материала определяют непосредственным взвешиванием или расчетными методами. Для ряда материалов (текстильных, искусственных кож, картонов) масса нормируется, причем образцы гигроскопичных материалов необходимо предварительно кондиционировать для приведения к нормальной влажности.

Одной из важнейших характеристик структуры материала является его плотность. По способу определения плотности все материалы делят на две группы. Первую группу составляют такие материалы (кожа, резина, картон и др.), плотность которых рассматривается как производная массы, т.е. выражает массу единицы объема. По плотности материалы делят на пористые и непористые (монолитные). Для пористых материалов различают истинную и кажущуюся плотность. Истинной плотностью называют отношение массы материала к объему его плотного вещества, то есть без объема пор. Кажущейся плотностью называют отношение массы образца к его полному объему, включая объем пор. Кажущаяся плотность всегда ниже истинной. Знание кажущейся и истинной плотности материала позволяет рассчитать его пористость П, % по зависимости: , Ко второй группе относят ткани и трикотаж. Линейная и поверхностная плотности текстильных материалов играют важную роль при оценке качества и выборе материала для швейных изделий. Эти показатели строго регламентируются в нор­мативно-технических документах на материалы. Отклонение фактической поверхностной или линейной плотности материала от нормативной рассматривается как его дефект и свидетельствует об отклонении структурных параметров материала от нормативов. Линейную и поверхностную плотности текстильных материалов определяют путем их взвешивания или расчетным методом.

Перед взвешиванием образец материала выдерживают в течение 10 — 24 ч в нормальных атмосферных ус­ловиях [относительная влажность воздуха ф = (65 ± 2) %, темпера­тура t = (20 ± 2)°С]. Взвешивают образец с точностью до 0,01 г. После этого линейную плотность M_L в г/м, вычисляют по формуле

M_L = 10²m/l_{2 ,}

где m — масса образца, г; l₂ — средняя длина образца при данной ширине материала, см.Поверхностную плотность Ms, г/м², рассчитывают по формуле

M_s = 10⁴m/(l₃b), где l₃ ^— средняя длина образца, см; b — средняя ширина об­разца, см.

9 Механические свойства материалов. Классификация характеристик механических свойств материалов. Механические свойства — комплекс свойств, определяющих отношение материала к действию различно приложенных к нему внешних сил. Под действием механических сил материал дефор­мируется: изменяются его размеры и форма.

Показатели механических свойств материалов ши­роко используются в производстве изделий легкой промышленности и играют важ­ную роль при оценке их качества, характеризуя способность мате­риала приобретать и сохранять форму и размеры в изде­лии, при прогнозировании износостойкости материала и его дол­говечности.

Материалы, применяемые в производстве изделий легкой промышленности, при изготовлении и эксплуатации этих изделий испытывают разнообразные механические воздействия, вызывающие деформации растяжения, изгиба, сжатия, кручения, а также трение в случае соприкоснове­ния с другой поверхностью.

Изучением механических свойств материалов за­нимаются многие отечественные и зарубежные исследователи. В этой области накоплены значительные теоретические и практи­ческие данные. Однако вследствие особенностей строения текстильных материалов многие вопросы, связанные с их механическими свойствами, не получили ещё достаточного развития.

Для оценки механических свойств текстильных материалов ис­пользуется большое число различных характеристик (признаков). Согласно классификации проф. Г. Н.Кукина все характеристики механических свойств прежде всего подразделяются на типы в за­висимости от характера деформации: растяжение, изгиб, сжатие и кручение.

Характеристики каждого типа, в свою очередь, делятся на классы в зависимости от полноты осуществления цикла механического воздействия нагрузка — разгрузка — отдых. Различают характерис­тики трех классов: полуцикловые, получаемые при однократном действии части цикла — нагрузки; одноцикловые, получаемые при однократном действии полного цикла: нагрузка — разгрузка — от­дых; многоцикловые, получаемые после многократных воздействий полного цикла на материал.

Полуцикловые и многоцикловые характеристики могут быть получены при испытании материала с разрушением или без его разрушения. В связи с этим характеристики этих классов принято разделять на два подкласса: разрывные и неразрывные.

Далее в пределах каждого класса или подкласса характеристики классифицируют по видам.

6 Физические свойства материалов. Проницаемость: показатели свойств и методы определения. Проницаемость – способность текстильных материалов пропускать через себя воздух, пар, воду, жидкости, дым, пыль, газы и радиоактивные излучения. Характеристика, обратная проницаемости, показывающая способность материалов сопротивляться проникновению воды, пара. Для текстильных полотен бытового назначения наиболее часто определяются: воздухопроницаемость, водопроницаемость и паропроницаемость.Воздухопроницаемостьматериалов –она обеспечивает естественную вентиляцию пододежного слоя. Однако высокая воздухопроницаемость теплозащитной одежды может снизить ее тепловое сопротивление. Поэтому в зависимости от назначения одежды к воздухопроницаемости материалов предъявляются различные требования.

Воздухопроницаемость зависит также от влажности материала: с увеличением влажности материала воздухопроницаемость снижается. Воздухопроницаемость текстильных материалов может измеряться посредством:

- измерения времени, необходимого для прохождения определенного объема воздуха через образец при заданном перепаде давления;

- измерения перепада давления при заданной скорости прохождения воздуха через образец;

- измерения объемного расхода воздуха (или его скорости) при заданном перепаде давлений по обе стороны образца.

Прибор марки УПВ также предназначен для более плотных технических полотен. В этом случае при постоянном перепаде давлений по обе стороны материала (5 мм вод. ст.). В течение определенного времени воздух насосом засасывается через образец и проходит через газовый счетчик. Заданное время испытания устанавливается с помощью стрелки специальных часов. Это время обычно равно 50 с. Объем же прошедшего через образец воздуха определяется по разности показаний газового счетчика (в конце и начале каждого испытания).

Паропроницаемость – способность текстильных материалов пропускать пары влаги из среды с повышенной влажностью в среду с пониженной влажностью. Пары воды проникают сквозь ткани, трикотажные и нетканые полотна через их поры путем конвекции и путем сорбции и десорбции волокнами паров воды. В первом случае паропроницаемость зависит от пористости структуры материала, количества и размеров сквозных пор. Во втором случае, т.е. при прохождении паров путем сорбции, большое значение имеют гигроскопические свойства волокон.

Паропроницаемость характеризуется коэффициентом паропроницаемости (В_h). Определить коэффициент паропроницаемости можно по убыли воды в стакане. Для этого стакан с водой покрывают образцом испытуемого полотна и помещают в камеру с относительной влажностью воздуха 60% и температурой 20⁰С. Коэффициент парапроницаемости в условиях, близких к условиям эксплуатации, устанавливают при температуре 35-36⁰С, что соответствует температуре кожи человека. где, В_h – количество водяных паров, проходящих через 1 м² полотна за 1 с., м²;А - убыль массы воды за Т секунд, м²;

S - площадь образца, пропускающая испарения, м².Так как величина В_h увеличивается с уменьшением расстояния от поверхности материала до воды (или прослойки воздуха между материалом и водой), то в обозначении коэффициента паропроницаемости в индексе указывают это расстояние в мм. При проведении испытаний оно должно быть минимальным (обычно h = 1 или 1,5 мм).

Значение коэффициента паропроницаемости для одежных тканей колеблется от 1,1 до 1,7 м²/м² с.

На практике чаще подсчитывают относительную паропроницаемость В_о, %, которая представляет собой процентное отношение количества паров воды А, прошедшее через изделие, к количеству воды В, испарившейся из открытого стакана того же размера и за тот же промежуток времени,т.е.

Для различных тканей паропроницаемость может колебаться от 20 до 50 %.

Водопроницаемость характеризуетсякоэффициентом водопроницаемости В_q, который показывает, какое количество воды в дм³ проходит через образец площадью в 1 м² за 1 секунду при постоянном перепаде давлений по обе стороны материала

где, V – объем воды в дм³, прошедший через образец за Т секунд;S – площадь образца в м².Величину В_q используют при оценке фильтрующей способности тканей и иногда называют скоростью фильтрования.

Водопроницаемость различных тканей меняется в широком диапазоне от 0,01 до 50 дм³/м² с.Для тканей бытового назначения чаще всего определяется характеристика обратная водопроницаемости, т.е. водоупорность. Водоупорность характеризует сопротивляемость полотен первоначальному проникновению через них воды. Водоупорность может характеризоваться:1. Наименьшим давлением, при котором вода начинает проникать через материал;2. Временем, по истечении которого на противоположной стороне образца появляется третья капля воды. Причем, давление воды на материал в течение испытания остается постоянным.К первому методу относится метод определения водоупорности с помощью пененометра.Более простым, но менее точным является метод «Кошеля». Образец испытуемого полотна закрепляется вместо крышки стола и проминается, образуя углубление-кошель. В кошель наливают воду на определенную высоту h. Водоупорность характеризуется временем, по истечении которого третья капля воды просачивается через ткань или высотой водяного столба h, при которой образец не пропускает воду и не намокает с обратной стороны в течение 24 часов.

Иногда водоупорность определяют при дождевании. В этом случае образец располагают под углом 45⁰ к горизонту, а сверху из колиброванных отверстий сосуда с определенной высоты на образец падают капли воды. Водоупорность оценивается временем, необходимым для проникновения через образец 10 см³ воды, измеряемой мензуркой.

7 Основные показатели гигроскопических свойств материалов, приборы и методы их определения. гигроскопические свойства, которые показывают способность материалов поглощать и отдавать влагу и водяные пары. Процесс поглощения водяных паров текстильными материалами называется сорбцией, а обратный процесс, т.е. отдача материалам в окружающую среду водяных паров – десорбцией.При оценке гигроскопических свойств текстильных материалов используют ряд характеристик: влажность, гигроскопичность, водопоглощаемость, влагоотдача и капиллярность и др. Влажность показывает процентное содержание массы воды, содержащейся в материале, к массе абсолютно сухого материала.

Гигроскопичность Wг, % - влажность материала при 100 %-ной относительной влажности воздуха и температуре 20 ± 2 ⁰С. Гигроскопичность показывает способность материала изменять свою влажность в зависимости от влажности и температуры окружающей среды. Этим свойством должны обладать, в первую очередь, бельевые ткани, которые должны легко впитывать влагу, выделяемую кожей человека, и испарять ее в окружающую среду, тем самым поддерживает тело в гигиеническом состоянии. Скорость поглощения и отдача влаги зависит не только от гигроскопичности волокон, но и от структуры полотна. Для определения гигроскопичности от каждого образца вырезается три полоски размером 50 х 200 мм. Каждая из трех помещается в отдельную бюксу. Затем бюксы с полосками ставятся в эксикатор (с водой), в котором предварительно установлено 100 % относительной влажности воздуха. Полоски оставляются в эксикаторе в течение 4 часов. После 4-часового пребывания в эксикаторе бюксы закрываются, вынимаются из эксикатора и взвешиваются. После взвешивания полоски в бюксах высушиваются до постоянной массы и взвешиваются. Гигроскопичность W_г %, вычисляется по формуле

где m₁₀₀ – средняя масса образца после 4-часового выдерживания ее в эксикаторе при j» 100 %;

m_c – средняя масса образца после его выдерживания до постоянной массы.

Влагоотдача В_о, % характеризует способность материала отдавать сорбированную им влагу в окружающую среду.

Для определения влагоотдачи тоже от каждого образца вырезается по три полоски размером 50 х 200 мм ГОСТ 3816-81. Каждая полоска помещается в открытую бюксу. Бюксы с полосками ставят в эксикатор (с водой), в котором предварительно установлена относительная влажность воздуха j» 100 %. После 4-часового пребывания в эксикаторе бюксы закрывают, вынимают и взвешивают. Затем их помещают в сухой эксикатор (с серной кислотой), в котором предварительно установлена относительная влажность воздуха j = 0 %. В этом эксикаторе их выдерживают в течение 4-х часов. После 4-х часового выдерживания бюксы закрывают и взвешивают. В заключение полоски высушивают до постоянной массы при t = 105-110⁰С. Вычисление влагоотдачи полота в % (В_о) производят по формуле

где m₁₀₀ – средняя масса полоски после 4-часового выдерживания при относительной влажности воздуха j» 100 %; m_о – средняя масса полоски после 4-часового выдерживания при относительной влажности воздуха j» 0 %; m_c – средняя масса полоски после высушивания до постоянной массы.

Водопоглощаемость В_в, %, характеризуется количеством влаги, поглощенной материалом при его полном погружении в воду.

Для определения водопоглощения из полотна вырезают 2 образца размером 4 х 4 см и взвешивают. Затем образцы накалывают на игольчатую рамочку, находящуюся на стальном стержне, по одному образцу с каждой стороны и ставят в стеклянный стакан емкостью 1,5 л., с дистиллированной водой. По истечении 60 минут рамочку вынимают и, держа конец стержня, производят встряхивание по 5 раз вдоль образца, для удаления поверхностно прилипшей воды. Затем образцы снимают пинцетом, вырезают внутренние квадраты по шаблону размером 3 х 3 см, помещают их в бюксы, взвешивают и сушат при t = 102-105⁰С в течение 2 часов до постоянной массы. По результатам взвешивания определяют влагопоглощаемость В_в, % и привес влаги П_в, %.
где m_в – масса образца после замачивания в воде; m_ф – масса образца до замачивания.

Привес влаги П_в, %, характеризует количество влаги, поглощенной пробой в результате сорбции, капиллярной конденсации и водопоглощения.

где m_c – масса образца после высушивания до постоянной массы. Капиллярность полотен h, характеризует поглощение влаги продольными капиллярами материала и оценивается высотой h на которую поднимается смачивающая жидкость по полоске ткани за 1 час. Капиллярность определяется следующим образом. Вдоль ткани вырезают полоску длиной 300 мм и шириной 50 мм, прикрепляют ее одним концом к выдвинутой лапке штатива, а другим концом опускают в сосуд с раствором эозина (2:100), т.е. водный раствор эозина концентрацией 2 г/л. Степень капиллярности определяется высотой h (в см), на которую поднимается через 1 час раствор эозина, считая от первоначального уровня жидкости.

8 Теплофизические свойства материалов, приборы и методы их определения. Под действием тепловой энергии текстильные материалы про­являют ряд свойств: способность проводить теплоту (теплопро­водность, тепловое сопротивление, температуропроводность); спо­собность поглощать теплоту (теплоемкость); способность изменял, или сохранять свои свойства (тепло- и термостойкость, огне­стойкость, морозостойкость). Теплофизические свойства текстиль­ных материалов имеют важное значение при проектировании одеж­ды с заданными теплозащитными свойствами, при выполнении влажно-тепловой обработки швейных изделий и их эксплуатации в различных климатических, производственных и бытовых усло­виях.Процесс переноса теплоты весьма сложен. Различают три спо­соба переноса теплоты: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. Теплопроводность — процесс переноса тепла в твердом теле, неподвижной жидкости или газе между участками с различной температурой. Конвекция - процесс переноса тепла в жидкости или газе путемперемещения их частиц. Тепловое излучение-перенос тепла в виде электромагнитных волн.Поры располагаются между волокнами и внутри волокон. Перенос тепла в материалах с неоднородной пористой структурой осуществляется благодаря теплопроводности волокон и воздуха, находящегося в замкнутых порах, конвекции через сквозные поры, теплоизлучения стенками пор. Коэффициент теплопроводности характеризует способность материала передавать тепловую энергию вследствие теплопроводности, путем конвекции и теплоизлучения.При производстве и эксплуатации изделий материалы, из которых они изготовлены, подвергаются воздействию высоких температур. При разработке режимов технологической обработки необходимы знания об устойчивости материалов при действии повышенных температур, или теплостойкости. Теплостойкость характеризуется максимальной температурой. При которой наблюдаемые изменения свойств материала носят обратимый характер. Термостойкость характеризуется температурой, при которой наступают необратимые изменения свойств материалов. На величину тепло- и термостойкости влияют такие факторы, как волокнистый состав материала, его толщина и пористость. Степень изменения свойств существенно зависит от продолжительности воздействия температуры. С увеличением влажности материала улучшаются условия для его быстрого и более равномерного прогрева. Таким образом, при разработке режимов ВТО необходимо учитывать влияние этих факторов, устанавливая их оптимальное соотношение.

10 Механические свойства материалов. Полуцикловые характеристики материалов, получаемые при растяжении образцов, приборы и методы их определения. Материалы, применяемые для производства изделий легкой промышленности, чаще всего испытывают де­формацию растяжения.

Для описания механических свойств материалов используются следующие характеристики:

1. Разрывная нагрузка Рр – наибольшее усилие, выдерживаемое образцом до разрыва и выражающее его прочность. Разрывная нагрузка выражается в Н, сН, гС, кгС, даН (1Н» 0,102 кгс).

Иногда разрывную нагрузку одиночной нити или одиночных волокон определяют путём разрыва пучка нитей или мотка. Разрывную нагрузку нитей определяют следующим образом:

где - разрывная нагрузка мотка нитей; - количество витков в мотке; - коэффициент, учитывающий неодновременность разрыва витков.

Для волокон:

где - разрывная нагрузка пучка волокон; - количество волокон в пучке; - коэффициент, определяемый экспериментальным путём, зависящий от вида волокна и показывающий неодновременность разрыва.

Для хлопчатобумажной пряжи при длине мотка 100 м φ=0,77, если длина равна 50 метров φ=0,79, если длина равна 25 метров φ=0,85.

Для хлопковых волокон ρ=0,675, для вискозного волокна ρ=0,855. 2. Относительная разрывная нагрузка Р_о – определяется для волокон и нитей и характеризует отношения разрывной нагрузки образца к его линейной плотности.

, [ сН/текс; гС/текс, Н/текс

3. Разрывное напряжение s_р – отношение разрывной нагрузки к площади поперечного сечения образца. , [ кгс/мм ²; даН/мм²; гС/мм² ]

4. Абсолютное разрывное удлинение - приращение длины растягиваемого образца к моменту разрыва, выражается в мм

, [ мм ] где L₁ – начальная (зажимная) длина образца, мм; L₂ – длина образца к моменту разрыва, мм.

4. Абсолютное разрывное удлинение - приращение длины растягиваемого образца к моменту разрыва, выражается в мм

где L₁ – начальная (зажимная) длина образца, мм;

L₂ – длина образца к моменту разрыва, мм.

5. Относительное разрывное удлинение e_р – процентное отношение абсолютного разрывного удлинения к первоначальной длине образца

6. Работа разрыва R_p – работа, совершаемая внешней силой при растяжении образца и показывающая, какое количество энергии затрачено, чтобы преодолеть энергию связи между частицами структуры образца при его разрушении. Для подсчета работы разрыва необходимо иметь диаграмму растяжения образца, записанную в осях нагрузки – удлинение (Рис. 2).

Элементарная работа растяжения будет равна

.А вся работа, совершаемая внешней силой до разрыва образца

Функцию определить практически трудно и R_p определяют планиметрированием площади, ограниченной кривой на диаграмме растяжения

[ кгс см]

где h - коэффициент полноты диаграммы растяжения.

7. Удельная работа разрыва:

]

[ кгс см/ г]

где R_p – работа разрыва образца, кгс см;

V – объем образца, находящегося между зажимами разрывной машины, см³;

m – масса испытуемого образца, находящегося между зажимами разрывной машины,

Дата добавления: 2015-05-09