Компьютерное моделирование формирования иглопробивных нетканых материалов для автоматического управления процессом иглопрокалывания

• Автор: Серякова, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Автоматизация процесса производства нетканых материалов методом иглопрокалывания.

1.1 Иглопробивной способ получения нетканых материалов, его достоинства и недостатки

1.2 Анализ влияния свойств отдельных типов волокон на физикомеханические свойства нетканых материалов

1.2.1 Отдельные типы волокон, применяемые при производстве

материалов иглопробивным способом.

1.2.2 Свойства применяемых волокон.

1.3 Анализ влияния параметров иглопрокалывания и конструкции пробивных игл на свойства готовых нетканых материалов

1.3.1 Параметры процесса иглопрокалывания

1.3.2 Конструкция пробивных игл

1.4 Анализ методов моделирования иглопрокалывания материала.

1.5 Анализ компьютерных технологий, используемых при исследовании процесса иглопрокалывания материала
Выводы по главе 1.
Глава 2. Моделирование нетканого материала как деформируемой сплошной среды и процесса иглопрокалывания с использованием метода конечных элементов.
2.1 Математическая модель деформирования материала в процессе иглопрокалывания.
2.1.1 Схема математической модели.3
2.1.2 Описание механики деформирования нетканого материала.
2.2 Моделирование деформирования нетканого материала под действием внешней нагрузки.
2.2.1 Особенности применения метода конечных элементов.
2.2.2 Моделирование сжатия нетканого материала
2.3 Компьютерная модель деформирования нетканого материала в процессе иглопрокалывания.
Выводы по главе
Глава 3. Компьютерное моделирование процесса иглопрокалывания при помощи программного продукта МаОаЬ.
3.1 Критерии формы и положения волокна в волокнистом материале
3.2 Геометрическая модель изменения структуры и положения волокна в процессе иглопрокалывания
3.3 Компьютерное моделирование изменения формы и положения волокна
в нетканом материале при воздействии на материал иглой.
3.4 Компьютерное моделирование изменения формы и положения волокна в нетканом материале при воздействии на материал системой игл
3.5 Компьютерное моделирование прочности иглопробивного материала. Выводы по главе
Глава 4. Автоматизация выбора оптимальных параметров процесса иглопрокалывания нетканого материала.
4.1 Изучение возможности автоматического управления процессом формирования нетканого материала.
4.2 Планирование и проведение экспериментов с моделью
4.3 Построение регрессионной модели второго порядка.
Выводы по главе
Общие выводы по работе.
Литература


В производстве иглопробивных материалов используются смеси, содержащие хлопок, шерсть, лубяные волокна, химические волокна одного или нескольких видов, а также смеси, содержащие натуральные и химические волокна, вторичное сырье и отходы производства. Хлопок является одним из основных видов текстильных волокон растительного происхождения. Он обладает гигроскопичностью, легко отбеливается, хорошо окрашивается, устойчив к щелочам и неустойчив к действию кислот. Иглопробивные материала из хлопка отличаются мягкостью. Основное применение хлопкового волокна изготовление изделий разового пользования и изделий для больничных нужд. В 5 упомянуто, что иглопробивные сукна, применяемые в прессовой части бумагоделательных машин, должны быть пористыми, с малой объемной массой и густым ворсом, обладать способностью хорошо обезвоживать бумажную массу. Чтобы сукна в процессе эксплуатации не уплотнялись и не изменяли своих размеров, для их выработки необходимо применять шерсть с пониженной валкоспособностыо. С другой стороны, для получения устойчивого ворса шерсть должна иметь высокие упругие свойства. Кроме того, она должна быть однородной по тонине и содержать минимальное количество пуха. Лубяные волокна лен, джут, кенаф также широко применяются в производстве иглопробивных полотен. В 6 отмечено, что волокна из льна и джута обладают большой прочностью, удобством в эксплуатации и относительной дешевизной, что является преимуществом в изготовления иглопробивных фильтровальных полотен. Вискозное волокно занимало ведущее место среди искусственных волокно. Э то объясняется его низкой стоимостью, легкостью переработки и возможностью получать волокно различной тонины, длины, различной отделки. Однако полотка из данного вида волокна обладают недостаточной прочностью и большой усадкой после намокания. Ацетатные волокно используют, как связующее звено для закрепления холстов из хлопка и вискозы. Его основными достоинствами являются низкая стоимость, хорошая стабильность размеров, стойкость к гниению и низкая влаГ юглощаемость. Синтетические волокна полиамидные, полиэфирные, полиакрилатные применяют главным образом в смесях с другими химическими или натуральными волокнами для придания материалам гибкости и улучшения их физикомеханических характеристик. Способность этих волокон к тепловой усадке успешно используется при производстве иглопробивных полотен. На большинстве существующего оборудования почти невозможно вырабатывать нетканые материалы из совершенно распрямленных волокон. Натуральные волокна имеют различную природную извитость, тогда как штапельным филаментным волокнам придают извитость в процессе их изготовления. При выработке нетканых материалов извитость является необходимым фактором для формирования холста требуемых свойств. Волокна с высокой степенью извитости позволяют образовать более однородный холст, который сохраняет первоначальную структуру в течение последующих процессов. Обычно предпочитают химические волокна с пилообразной извитостью при частоте зубьев от 2 до 4 на 1 см. Некоторым волокнам, например, нейлоновым, дополнительной обработкой придают дополнительную извитость, что дает возможность применять их для изготовления нетканых материалов. Без дополнительной извитости первоначальная извитость волокон может быть настолько мала, что не позволит сформировать однородный холст. В 7 показано, что извитость волокна полиэстер при производстве иглопробивных фильтровальных полотен улучшает свойства конечного продукта. В 8,9 проведено исследование влияния извитости волокон на механические свойства при растяжении материала и показано, что распрямленные волокна менее растягиваются при приложении нагрузки, чем извитые. Физикомеханические свойства иглопробивных нетканых материалов зависят от ориентации волокон в холсте и от его расположения в многослойном материале. В показано, что материалы, сформированные из единичных слоев, имеющих продольную и поперечную ориентацию волокна, отличались повышенной плотностью и меньшей объемной плотностью по сравнению с материалом, единичные слои которого имели совпадающую ориентацию волокон.