Hodnocení mechanických vlastností šitých spojů při působení víceosého namáhání

Ing. Natalia Kovalova

Disertační práce

Anotace:

Tato disertační práce předkládá kompletní postup od návrhu po realizaci testovacího přípravku. Abychom měli představu o skutečné pevnosti švu v potahu autosedaček, šitý spoj by měl být namáhán ve více osách najednou. To však vyžaduje teoretický a praktický výzkum, který je orientovaný na vývoj praktických metod, které by našli uplatnění v procesu navrhování technických konfekcí pro autosedačky. Proto v rámci disertační práce bylo vyvinuto zařízení, které umožňuje měření pevnosti šitých spojů při víceosém namáhání, to znamená podle podmínek, které se přibližují k reálným podmínkám provozu produktů konečného využití. Nosným tématem disertační práce je studium a popis mechanických vlastností šitých spojů v potazích automobilových sedaček při působení víceosého namáhání, a výsledky následného testování pevnosti šitých spojů. Experimentální přípravek, který v rámci disertační práce byl postavený, slouží jako nástroj pro testování sférického zatížení plošných textilií, ale i šitých spojů. Pro snazší orientaci je disertační práce rozdělena do 4 kapitol. První kapitola práce, po uvedení autorovy motivace a cílů, se zaobírá dovedností o technických textiliích a konfekcích, jejich aplikací, odvětví, funkcích a požadavcích. Následující kapitola se zabývá popisem nezbytných teoretických znalostí o způsobech namáhání šitých spojů, faktorech, které tato namáhání ovlivňují, o mechanických vlastnostech švů a způsobech jejich stanovení. Součástí kapitoly je také odhad budoucích hodnot pevnosti švu pomocí teoretického výpočtu. Další část práce je praktická a pojednává o experimentální analýze a stanovení mechanických charakteristik šitých spojů při působení víceosého namáhání pomocí postaveného přípravku a navržené metody. V kapitole nechybí zjišťování vlivu různých faktorů na pevnost šitých spojů při multiaxiálním namáhání, inovace, ověření metodiky testování a způsob výpočtu poměrného prodloužení švů. Následují praktické aplikace numerického modelování šitého spoje s využitím nejmodernějších simulačních nástrojů, včetně jejich verifikace a úprav materiálových modelů, vhodných pro nalezení optimálních parametrů součástí šitého spoje s ohledem na reálné okrajové podmínky definované charakterem působícího zatížení, na bázi výsledků získaných z provedených experimentů zjištění mechanických vlastností plošných a délkových textilií. V závěru práce je posouzena vhodnost navržené metody testování pevnosti šitých spojů při víceosém namáhání jsou uvedeny možné příležitosti pro budoucí rozvoj a inovace v dané oblasti.

Abstract:

This dissertation presents a complete procedure from design to implementation of a testing device. In order to have an understanding of the actual strength of seams in car seat covers, the stitched joint should be subjected to multi-axial loading. However, this requires theoretical and practical research aimed at developing practical methods that can be applied in the process of designing technical textile products for car seats. Therefore, as part of this dissertation, a device was developed that allows for measuring the strength of stitched joints under multi-axial loading conditions, simulating real-life operating conditions of end-use products. The main topic of this dissertation is the study and description of the mechanical properties of stitched joints in automotive seat covers under multi-axial loading, and the results of subsequent strength testing of sewing seams. The experimental device, which was built as part of this dissertation, serves as a tool for testing the spherical loading of planar textiles as well as sewing seams. The dissertation thesis is divided into 4 chapters for easier orientation. The first chapter, after introducing the author's motivation and goals, deals with the knowledge of technical textiles and confections, their applications, industries, functions, and requirements. The following chapter describes the necessary theoretical knowledge of the stress methods of sewn joints, factors that influence these stresses, the mechanical properties of seams, and methods of their determination. The chapter also includes an estimation of the future strength values of the seam using theoretical calculations. The next part of the thesis is practical and focuses on the experimental analysis and determination of the mechanical characteristics of sewn seams under the influence of multiaxial stress using a custom-made setup and a proposed method. The chapter includes the investigation of the influence of various factors on the strength of sewn seams under multiaxial loading, innovations, verification of testing, and the calculation method of relative elongation of seams are not missing in the chapter. The practical applications of numerical modeling of sewn seam using state-of-the-art simulation tools, including their verification and adjustment of material models suitable for finding optimal parameters of the sewn seam components with respect to real boundary conditions defined by the nature of applied loads, based on the results obtained from conducted experiments determining the mechanical properties of fabrics and threads, are presented. In conclusion, the suitability of the proposed method for testing the strength of sewn seams under multiaxial stress is assessed, and potential opportunities for future development and innovation in the field are discussed.

Klíčová slova

Pevnost šitých spojů, víceosé namáhání, numerické modelování

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 5. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Antonín Havelka, CSc.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta textilní

Doktorský studijní program / obor:
Textilní inženýrství / Textilní technika a materiálové inženýrství