一、概述

衣服在經(jīng)過一段時間的穿用后，由于磨擦使紗線變細(xì)，織物內(nèi)局部紗線受力斷裂而形成裂縫。用作軍服、蓬帆、降落傘、吊床等的織物，在使用中更易受到集中負(fù)荷的作用，使制品局部損壞而破裂；織物被物體勾住，或者織物的局部被握持，在外力作用下以致織物被撕成兩半�？椢锸艿降倪@樣集中負(fù)荷作用下被撕開的現(xiàn)象，通常稱為撕裂�？椢锏目顾毫褟�(qiáng)度是紡織品的一項(xiàng)重要指標(biāo)。測定這項(xiàng)指標(biāo)使用的儀器稱之為織物撕裂度測定儀。國外稱之為愛爾門道夫 (Elmendorf)式織物撕裂度測定儀�？椢锼毫褍x可用于各種織物的撕裂強(qiáng)度測定。織物撕裂儀是所有紡織生產(chǎn)加工企業(yè)，以及紡織相關(guān)的檢測機(jī)構(gòu)必須使用的檢測儀器。為保證儀器的準(zhǔn)確性，必須進(jìn)行周期檢定。在現(xiàn)今國內(nèi)，最普遍使用的檢定方法是使用專用檢定砝碼代替試樣撕裂。這種方法均適用于各種不同形狀擺錘的機(jī)械或數(shù)字式織物撕裂儀。

 

擺錘式織物撕裂儀又稱為埃爾門道夫式撕裂儀，是比較經(jīng)典的傳統(tǒng)儀器。它通過測量擺錘勢能的減少量，折算為撕裂試樣所用的功，按試樣原始長度計算出平均撕裂力。由于它結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，至今仍在紡織、造紙、包裝等許多行業(yè)大量使用。隨著現(xiàn)代材料科學(xué)、電子技術(shù)的發(fā)展試樣性能發(fā)生了很大的變化，撕裂儀已向大量程、電子化、和自動化發(fā)展，外觀、量程、功能都有很大的改變。過去常見的撕裂儀小量程多為0～ 16N(或1500gf)，大量程為～64N(或6000gf)；現(xiàn)在最小量程有0～2N，最大量程有0～ 300N。過去都是機(jī)械式儀器，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，撕裂儀已經(jīng)電子化；并且出現(xiàn)了通過測量擺錘動能的減少量，計算平均撕裂力的儀器。大量程的儀器可以自動揚(yáng)起擺錘；有的儀器可以自動校準(zhǔn)零點(diǎn)；有的可以自動判斷儀器與水平位置的差異，不必調(diào)整水平也可以準(zhǔn)確測試；也有的可以自動測量擺錘的實(shí)際轉(zhuǎn)動慣量等等。

 

從物理學(xué)的角度講，擺錘式撕裂儀實(shí)質(zhì)上是一個復(fù)擺(物理擺)。過去有很多地方或者我們習(xí)慣上稱為“落錘式撕裂儀”，我認(rèn)為還是稱“擺錘式撕裂儀”更確切；并且可以區(qū)別于基于自由落體的落錘儀器，避免混淆。擺錘式撕裂儀實(shí)際測定的是試樣被撕裂時的撕裂功，整個測試過程基于功能轉(zhuǎn)換原理：通過測定撕裂試樣前后擺錘減少的能量得到撕裂功，再根據(jù)撕裂原始長度去計算試樣的平均撕裂力。它可以有幾種渠道去實(shí)現(xiàn)。其一：測定擺的勢能的衰減量，即測定擺工作前后重心的高度差得到擺勢能的衰減量來計算撕裂力；其二：測定擺動能的衰減量，即測定在某一點(diǎn)撕裂試樣前后擺角速度的變化計算出動能的衰減量來計算撕裂力。該文將基于測定擺勢能衰減量的方法稱為勢能法；將基于測定擺動能衰減量的方法稱為動能法。

 

二、計算原理
 

 

采用落錘式撕裂儀測出的撕裂強(qiáng)力是以撕裂試樣時所消耗的功折算而來,可以說是織物撕裂的平均強(qiáng)力。撕裂試樣的過程中所消耗的功是擺錘的勢能轉(zhuǎn)化而來的。擺錘在工作前后消耗的勢能可分為兩部分:撕裂試樣的過程中所消耗的功和該過程中所有其他阻力所消耗的功。撕裂試樣所消耗的功為平均撕裂力與做功行程的乘積;阻力所消耗功為這些阻力矩與擺的回轉(zhuǎn)角度的乘積。如圖,實(shí)線為初始狀態(tài),虛線為工作結(jié)束時的位置。作用原理的公式為：

 

mg ( h1 - h2 ) = FS +Mα

 

或m gΔh = FS +Mα (1)

 

式中: m—擺錘質(zhì)量, kg

 

g—重力加速度，m / s

Δh—擺錘重心工作前后的高度差，m

 

F—試樣平均撕裂力，N

 

S—撕裂試樣力的做功行程，m

 

M—阻力矩，N·m

 

α—擺錘轉(zhuǎn)角

對于α0 設(shè)計為固定值的電子式撕裂儀,與機(jī)械式一樣,設(shè)計有阻力距調(diào)節(jié)裝置,改變阻力矩以校準(zhǔn)各量程零位。由于制造、銹蝕或使用中磨損等原因,阻力調(diào)節(jié)裝置在不同的轉(zhuǎn)角時其阻力并不均勻。有的儀器為了提高測量精度,減小隨機(jī)性儀器誤差,便設(shè)計為試驗(yàn)前實(shí)測并記憶α0 , 采用這種方法可以避免該不均勻性,這種儀器便沒有阻力距調(diào)節(jié)裝置。這種電子式撕裂儀,每次試驗(yàn)前要校驗(yàn)零位, 作不加試樣的空白試驗(yàn),記憶此時的α0 , 儀器按該數(shù)據(jù)計算撕裂力。有的儀器在記憶α0 時同時記憶β, 可以減小底板水平調(diào)節(jié)誤差帶來的影響,能夠更好地保證測試精度,這種儀器試驗(yàn)前可以不必校準(zhǔn)水平。

儀器推薦：YG033A型落錘式織物撕裂儀