Моделирование строения льняного чесаного волокна и процесса дробления его комплексов

• Автор: Киселев, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.19.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Кострома
• Количество страниц: 250 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1.Состояние вопроса исследования структуры и свойств льняного волокна

1.1 Актуальность изучения процессов дробления льняного волокна в технологической цепочке его обработки

1.2 Структура льняного чесаного волокна и его механические характеристики.

1.2.1 Структура льняного стебля

1.2.2 Структура элементарных волокон.

1.2.3 Механические свойства льняных волокон

1.3 Математическое моделирование в текстильном материаловедении

1.4 Анализ теорий прочности полимерных и волокнистых композиционных материалов.

1.5 Обзор программного обеспечения реализующего численные методы решения задач прочности

1.6 Выводы по главе

Глава 2. Построение математической модели льняного чесаного волокна с
помощью стержневой аналогии
2.1. Теоретическое обоснование применение метода конечных элементов
для моделирования процессов деформирования текстильных материалов.
2.2 Выбор типа конечного элемента для моделирования геометрических
и механических свойств льняного технического волокна.
2.3 Стержневая конечноэлементная модель комплекса льняных волокон.
2.4. Моделирование гибкости льняного волокна.
2.5. Выводы по главе.
Глава 3. Построение математической модели разрушения элементарного льняного волокна.
3.1 Теория метода конечных элементов для решения поставленной задачи.
3.2 Выбор типа конечного элемента для построения модели
3.3 Описание вероятностной геометрической конечноэлементной модели элементарного льняного волокна.
3.4 Программная реализация математическоймодели на ЭВМ.
3.5 Проверка адекватности модели.
3.6 Определение зависимости прочности элементарного льняного волокна от факторов его геометрического строения и физикомеханических
свойств
3.7 Выводы по главе
Глава 4. Теоретикоэкспериментальный метод определения величинымодуля упругости клеящего комплекса льняного волокна
4.1 Описание вероятностной конечноэлементной модели двух
элементарных льняных волокон.
4.2 Математическая модель процесса дроблениядвух элементарных волокон при деформации раздира.
4.3 Проверка адекватности модели при деформациираздира
4.4 Математическая модель процесса дробления двух элементарных волокон
при деформации сдвига.
4.6 Выводы по главе
Глава 5. Разработка математической модели разрушения комплекса льняных волокон
5.1 Методика исследования геометрических характеристик поперечных срезов комплексов льняных волокон
5.2 Построение вероятностной конечноэлементной модели дробления комплекса льняных волокон
5.3 Определение граничных условий при моделировании процесса разрушения комплекса льняных волокон
5.4 Программная реализация математической модели на ЭВМ и примеры моделирования
5.5 Интегрированные критерии оценки процесса дробления комплекса
ЛЬНЯНЫХ волокон
5.6 Выводы по главе
Общие выводы
Заключение
Библиографический список использованных источников
Приложение 1. Фотографии поперечных срезов комплексов льняных
волокон
Приложение 2. Исходные тексты программы моделирования элементарного
льняного волокна на языке БЕЬРН.
Приложение 3. Исходные тексты программы моделирования элементарного
льняного волокна на языке АРБЬ.
Приложение 4. Исходные тексты программы моделирования процесса
дробления двух элементарных волокон на языке БЕЬРШ.
Приложение 5. Исходные тексты программы моделированию процесса
дробления двух элементарных волокон на языке АРБЬ
Приложение 6. Исходные тексты программы моделирования процесса
дробления комплекса льняных волокон на языке БЕЬРШ
Приложение 7. Исходные тексты программы моделирования процесса дробления комплекса льняных волокон на языке АРБЬ
ВВЕДЕНИЕ


Для обоснования новых технологических приемов наноинженерии льняных текстильных материалов целесообразно учесть признанную в биологии растений градацию связующих веществ в зависимости от массивности их отложения между растительными клетками. Представленный на рис. Рис 1. Справедливо заметить, что равномерному дроблению лубяных пучков препятствуют, прежде всего, массивные отложения инкрустов, цементирующие периферийный слой элементарных волокон, а также крупные межклеточные образования, скрепляющие волокна в группы. Результаты микроскопических исследований свидетельствуют, что толщина межклетников соизмерима с поперечным размером элементарных волокон мкм и колеблется в диапазоне 1 мкм и более. Размер межклетников существенно увеличивается в лубяных пучках комлевой части льняного стебля, а также в лубоволокнистом сырье поздних сроков теребления льна. Повидимому, это связано с повышением степени одревеснелости межклеточных связующих веществ в результате формирования массивных структур лигнина. Срединные пластинки характеризуются меньшими значениями толщины до 0 нм. Способность к дроблению льняного волокна изучается и при разработке новых прогрессивных технологий его обработки. Так в работе 7 изучена способность к дроблению льняного волокна при новой перспективной конкурентоспособной, наукоемкой технологии технологии изменения модификации свойств льна и льносодержащих материалов на основе применения нетеплового воздействия мощными электромагнитными импульсами. В результате проведенных исследований отмечено, разделение волокнистых пучков на комплексы, что проявляется в улучшении декортикационной способности на 7. Прядильная способность льняного волокна характеризуется номером выпрядаемой из него пряжи, который колеблется от 2,5 до 0, что позволяет вырабатывать из льна самые разнообразные ткани, начиная от грубых паковочных, кончая тончайшими бельевыми полотнами, а также изготавливать нити большой прочности. Качество волокна зависит от сорта семян льна, агрикультурных мероприятий и условий первичной обработки волокна . Способность льняного волокна к дроблению зависит от большого числа факторов, начиная от условий его произрастания и кончая технологическим процессом его обработки. Процессы разрушения льняного волокна в технологической цепочке его переработке в значительной мере определяют качество будущей пряжи и нити. Оценка способности льняного волокнак дроблению при механическом, химическом и ином воздействии производится экспериментальными методами или по качественным показателям . Построение любой математической модели процесса или объектатребует знания его различных физических, химических, геометрических, структурных и других свойств, поэтому перейдем к более детальному рассмотрению структуры льняного чесаного волокна. Следует отметить, что накаждойстадии технологического процесса обработкильняного волокна, оно может иметь различную структуру и различные физикомеханические свойства. В. данной работе процесс моделирования льняного волокна относится к чесаному волокну. Лен относится к ботаническому виду i iii. В зависимости от морфологических и хозяйственных признаков его подразделяют на группы долгунец, кудряш и межеумок. Лендолгунец имеет довольно тонкий, высокий, слабо ветвящийся стебель с небольшим количеством семенных коробочек и возделывается главным образом для получения волокна. Ленкудряш имеет невысокий, сильно ветвящийся стебель с большим количеством семенных коробочек и выращивается для получения масличных семян. Ленмежеумок по своим морфологическим признакам и хозяйственному назначению занимает среднее место между двумя указанными группами льнов. Сырьем для текстильной промышленности служит главным образом лендолгунец. В зависимости от условий выращивания длина стеблей льна может колебаться в пределах от до 0 см, диаметр от 0,5 до 2,0 мм. Чаще встречаются льняные стебли, имеющие длину см и диаметр 1,1 1,3 мм. Растение с такими размерами стеблей дает волокно наилучшего качества и в большом количестве. Содержание луба колеблется около от веса соломки, волокна около ,5 . Сильно различается и цвет стеблей. Нормально развившиеся здоровые стебли льна имеют желтозеленую или желтую окраску.