为分析特种服装在使用中的变形情况,研究了服装材料的力学性能和变形特点,并将服装简化为平面近似的躯干部分和曲面变形的四肢部分。基于两部分的变形特点,在实验中提出了单向拉神和薄壁圆筒两种模型,采用密栅云纹法进行了应变测量研究。实验结果表明该方法可以方便准确地测量两种变形。得到的实验方法和初步结论,对特种服装的变形分析和安全校核具有实际的指导意义。
### 特种服装模型密栅云纹法变形测量
#### 概述
本文旨在探讨一种新的测量技术——密栅云纹法，用于分析特种服装在使用过程中的变形情况。研究通过对服装材料力学性能的研究和实验分析，确立了适用于特种服装变形分析的方法论。
#### 服装材料性能研究
##### 1.1 性能实验研究
特种服装所使用的复合材料具有独特的力学特性，包括各向异性、非线性和粘弹性。这些特性对服装的变形行为有着直接的影响。实验结果显示，材料沿不同的方向（经向和纬向）表现出不同的断裂强力和断裂伸长率，其中经向的弹性模量大约是纬向的两倍。此外，材料的力-变形曲线呈现非线性关系，即弹性模量随应力和时间的变化而变化；加载方式、历史以及速率的不同也会显著影响材料的性能表现。
##### 1.2 性能对加工工艺和应变测量的影响
材料的这些特殊性质对于服装的加工工艺和应变测量提出了具体的要求：
1. **加工工艺**：在加工过程中，避免对材料施加额外的拉伸力，以防止材料性能的改变。
2. **预加载**：进行任何形式的实验或正常使用之前，应进行至少两次的预加载和卸载循环，以确保材料性能稳定。
3. **加载时间**：为了获得可靠的应变测试数据，应在加载后等待20分钟再进行测量。
4. **加载速率一致性**：如果需要进行多次测量，则每次的加载速率应保持一致。
5. **稳压装置**：在加载过程中，应配备稳压装置以确保加载过程的平稳进行。
#### 变形分析和实验模型
特种服装的变形主要受到两个因素的影响：内部保护气压的作用和操作员的动作。为了更好地理解这些变形特征，研究人员将服装的变形简化为两个主要部分：
1. **躯干部分**：变形后的形状较为平缓，可以将测量点附近的区域视为平面变形。这可以通过平面应变的测量技术和方法来解决。
2. **四肢部分**：这部分的曲率较大，需要按照曲面变形进行处理，从而实现对曲面变形的应变测量。
基于上述分析，研究团队提出了两种实验模型：
1. **单向拉伸模型**：用于研究躯干部分的变形情况及其测试方法。
2. **薄壁圆筒模型**：模拟四肢部分的变形，以便更深入地了解其变形特性。
#### 应变测量方法研究
应变测量方法的选择需要考虑到特种服装特有的变形特性：
1. **变形范围广泛**：需要能够在较大的范围内（0至0.1）保证较高的测量精度（误差小于10%）。
2. **适用性广**：测量方法应能够适应不同类型的变形（平面和曲面）。
3. **适应性强**：应变测量方法应当能够适应材料力学性能随时间和条件的变化。
在对比多种常见的应变测量方法后，研究团队选择了密栅云纹法作为实验方法。这种方法的优势在于：
1. **广泛的测量范围**：能够在保持高精度的同时，实现0.2范围内的测量，符合实验需求。
2. **高精度**：提供准确的测量结果，能够精确反映材料的变形情况。
3. **灵活性**：适用于不同类型的变形测量，包括平面和曲面。
通过采用密栅云纹法进行的实验，研究团队成功地验证了这种方法的有效性和准确性，为特种服装的安全评估提供了有力的支持。这种方法不仅有助于深入理解特种服装在使用中的变形机制，还为未来的材料设计和加工工艺优化提供了宝贵的参考依据。
