Aramid Fabric Surface Treatment and Its Impact on the Mechanics of Yarn’s Frictional Interaction

Abstract

Игнатова А.В., Долганина Н.Ю., Сапожников С.Б., Шаблей А.А. Поверхностная обработка арамидной ткани и ее влияние на механику фрикционного взаимодействия нитей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2017Механика. - . -№ 4. -С. 121-137. DOI: 10.15593/perm.mech/2017 Ignatova A.V., Dolganina N.Yu., Sapozhnikov S.B., Shabley A.A. Aramid fabric surface treatment and its impact on the mechanics of yarn's frictional interaction. PNRPU Mechanics Bulletin, 2017, no. 4, pp. 121-137. DOI: 10.15593/perm.mech/2017 Арамидные ткани широко применяются в защитных бронеструктурах (броне-жилеты, каски и др.). Наиболее важной задачей при разработке таких структур является уменьшение доли кинетической энергии пули, передаваемой объекту, расположенному за бронепанелью, и выражающейся в снижении величины дина-мического прогиба тыльной стороны бронепанели. Литературные источники связы-вают значительную часть энергии, поглощаемой бронепанелью, с работой сил трения вытягиваемых нитей. В данной работе представлен технологичный способ управления процессом сухого трения между нитями -поверхностная обработка различными составами (суспензия ПВА, канифоль, силиконовая смазка) с незначи-тельным утяжелением ткани.В экспериментальной части статьи представлены результаты квазистатиче-ских испытаний на вытягивание нити из арамидной ткани полотняного переплете-ния P110 с разными типами поверхностной обработки, получены зависимости «на-грузка -перемещение». Для примера поверхностная обработка тканей ПВА с утя-желением до 6% позволяет увеличить фрикционное взаимодействие между нитями в четыре раза. Упругие и прочностные характеристики арамидных нитей были оп-ределены при квазистатическом нагружении. Коэффициент трения между нитями в сухой ткани был определен экспериментально.В расчетной части статьи была разработана малопараметрическая численная модель вытягивания нити из ткани Р110 в пакете программ LS-DYNA, реализую-щем метод конечных элементов в явной постановке. Показано, что поверхностную обработку ткани (и повышение/понижение усилий вытягивания) в численной моде-ли можно адекватно описать изменением коэффициента сухого трения. Были по-лучены расчетные зависимости нагрузки от перемещения при вытягивании нити из ткани с поверхностными обработками и без нее, которые лежат в соответствующих полосах разброса экспериментальных данных. © ПНИПУ Ключевые слова:арамидная ткань, вытягивание нити из ткани, поверхностная обработка, механические свойства, предел прочности, коэффициент трения, эксперимент, конечно-элементный анализ, LS-DYNA, суперкомпьютерное моделирование. Игнатова Анастасия Валерьевна -инженер, e-mail: ignatovaav@susu.ru Долганина Наталья Юрьевна -кандидат технических наук, доцент, e-mail: dolganinani@susu.ru Сапожников Сергей Борисович -доктор технических наук, профессор, 76, e-mail: ssb@susu.ru Шаблей Александра Андреевна -программист, e-mail: shableiaa@susu.ru Anastasia V. Ignatova -Engineer, e-mail: ignatovaav@susu.ru Natalya Y. Dolganina -CSc in Technical Sciences, Associate Prof...