Skip to main content
SUPERVISOR
Reza Gafari nadooshan,Hossein Hasani
رضا جعفری ندوشن (استاد راهنما) حسین حسنی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad javad Abghary
محمدجواد عبقری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390

TITLE

Experimental Studing and Modeling the Tensile Properties and Formability of Bi-axial Weft Knitted Fabrics
Increasing development in technology of manufacturing high-performance structures along with the importance of reduction in final products’ weight, have prompted textiles to be involved in designing such engineering technical materials. Knitted structures due to their high formability and complexity in designing, have allocated so specific position in technical application among the variety of textile products; however, improving their mechanical properties in terms of in-plane strength and high modulus is of the main requirement based on desirable end-uses. For improving mechanical properties of knit-based materials through their length and width directions, different techniques such as placing the reinforcing yarns into the structure could be effective in addition to increasing the fiber volume fraction as well. In this research accordingly, different weft-knitted structures were reinforced with warp and weft inlays in order to achieve biaxial weft knitted fabrics. Experimental investigation applied on these structures together with performing theoretical studies based on simulating analysis could provide better understanding upon their mechanical performances during different loading conditions as well as their formability into complex shapes. For this aim, such detailed structural models of these fabrics were developed according to meso and macro designing. In this study, biaxial knitted fabric including plain rib and interlock patterns, were produced on a modified modern flat knitting machine. Tensile tests in different directions were performed on biaxial fabric samples and their formability were evaluated. For predicting their mechanical properties, some structural equations contributed to the mechanical behaviors of biaxial weft-knitted patterns were extracted from the optimized geometrical models of fabric structures in meso-scale using Python programming environment and finite element software (Abaqus). Macro-scaled modeling is the second step in mechanical analyzing through which the fabric is considered as a shell structure. Instead of doing experimental tests on samples based on macro-scale modeling, it was decided to use multi-scale modeling for predicting the fabrics’ mechanical behavior. Comparing between the numerical simulation experimental results was applied in order to verify the proposed model. It was concluded that there is high correlation between the theoretical and experimental curves which suggests that both the macro-scale and multi scale geometrical models have high ability to predict the tensile behavior and formability of biaxial weft knitted fabrics. It is worthy to be stated that compared with the knitted fabrics, biaxial reinforced structures exhibit linear behavior in both course and wale directions, while subjected to tensile loadings. Also, the knit structure plays an important role to undergo the subjected tensile loading in bias direction and consequently its corresponding biaxial fabric exhibits non-linear behavior. During loadings, both weft and warp reinforcing inlays sustain higher fraction of the applied normal force. It was concluded that the higher frictional resistance formed between the constitutive yarns of the biaxial weft-knitted samples, plays an important role in their superior mechanical properties as compared with the conventional knitted fabrics. Keywords: biaxial knitted fabrics, geometric model, numerical simulation in meso, macro and multi-scale, tensile properties and formability.
امروزه با پیشرفت و رشد فناوری، منسوجات درزمینه طراحی های مهندسی جایگاه مهمی را به خود اختصاص داده اند. در این میان ساختارهای منسوج حلقوی پودی جهت کاربردهای فنی، نیازمند دارا بودن خواص مکانیکی مطلوب نظیر استحکام و مدول بالا هستند. با توجه به تحقیقات انجام گرفته، پارچه های حلقوی پودی دارای استحکام درون صفحه ای کم می باشند. به منظور بهبود خواص مکانیکی آن‌ها در راستای طول و عرض، از روش های مختلفی نظیر قرارگیری نخ های تقویت‌کننده در ساختار بافت استفاده می شود که این امر سبب افزایش کسر حجمی الیاف نیز می گردد. هرگاه به منظور تقویت نمودن پارچه‌های حلقوی، نخ های تار و پود به طور هم زمان در داخل ساختار قرار گیرند، پارچه حلقوی پودی دومحوری ایجاد می گردد. با توجه به اهمیت به کارگیری پارچه های حلقوی پودی دومحوری در کاربردهای فنی نظیر پوشش های محافظ و کامپوزیت ها، پیش بینی رفتار کششی‌شان تحت شرایط بارگذاری مختلف و همچنین میزان شکل پذیری آن‌ها به جهت انطباقشان با شکل های پیچیده ضروری به نظر می رسد. برای دستیابی به این امر، نیاز به مدل ساختاری دقیقی از این پارچه ها و شبیه سازی عددی رفتار مکانیکی آن‌ها است.در این تحقیق پارچه های حلقوی دومحوری با دو نوع بافت زمینه ریب و اینترلاک ساده با انجام اصلاحاتی بر روی ماشین تخت باف مدرن تولید hy; گردیدند و خواص کششی در جهات مختلف و میزان شکل پذیری آن‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس به منظور پیش بینی خواص مکانیکی آن‌ها با استفاده از ویژگی‌های ساختاری اصلی پارچه، معادلات ساختاری حاکم بر بافت های مذکور استخراج و مدل هندسی بهینه از ساختارهای مذکور در مقیاس مزو توسط برنامه پایتون ایجاد شد و به کمک نرم‌افزار اجزای محدود به روش عددی رفتار کششی و میزان شکل پذیری آن‌ها شبیه سازی گردید. همچنین در مقیاس ماکرو با مدل سازی پارچه به‌صورت پوسته، رفتار مکانیکی این پارچه ها مورد تحلیل قرار گرفت. برای رهایی از انجام آزمایش های تجربی مختلف بر روی نمونه پارچه ها برای مدل سازی در مقیاس ماکرو، از مدل سازی چند مقیاسی نیز جهت پیش بینی رفتار مکانیکی بهره گرفته شد. جهت اعتبار سنجی مدل های ارائه‌شده، نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با داده های به‌دست‌آمده از آزمایش های تجربی مطابقت داده شد. نتایج نشان می دهد که انطباق و همبستگی بالایی میان نمودار های به‌دست‌آمده از روش های مذکور با نتایج تجربی وجود دارد؛ لذا مدل هندسی و ماکرو پیشنهادی و نیز مدل سازی چند مقیاسی به خوبی می توانند رفتار کششی و شکل پذیری پارچه hy;های حلقوی پودی دومحوری را پیش بینی نمایند. همچنین مشخص گردید پارچه های حلقوی پودی دو محوری برخلاف پارچه های حلقوی پودی، دارای رفتار خطی در دو راستای رج و ردیف هستند اما در جهات دیگر یک رفتار غیرخطی در منحنی تنش-کرنش این پارچه ها مشاهده می گردد. این موضوع تأثیر ناچیز بافت زمینه جهت تحمل نیروی اعمال‌شده در دو راستای رج و ردیف و نقش چشم گیر آن در راستاهای دیگر را آشکار می سازد. در فرایند شکل پذیری نیز نخ های تار و پود بیشترین تنش را متحمل می شوند. از طرف دیگر وجود نخ های تار و پود منجر به افزایش اصطکاک و درگیری میان نخ ها می گردد؛ لذا درمجموع پارچه حلقوی پودی دومحوری دارای خواص مکانیکی برتری نسبت به پارچه حلقوی متناظر است. کلمات کلیدی: پارچه های حلقوی پودی دومحوری، مدل هندسی، شبیه‌سازی عددی از دیدگاه مزو، ماکرو و چند مقیاسی، خواص کششی و شکل پذیری.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی