Выносливость (долговечность), остаточная циклическая деформация текстильных материалов зависят от прочности связей между элементами структуры материала, а также от волокнистого состава материала, числа циклов нагрузка—разгрузка, величины нагрузки (деформации) в каждом цикле и других факторов. Прочность связей между нитями в тканях и трикотаже зависит от их строения и определяется силами трения и сцепления нитей на участках контакта и в местах переплетения, С увеличением плотности и заполнения ткани и трикотажа растет связанность их элементов и вместе с этим возрастает выносливость к многократным растяжениям. Материалы, характеризующиеся однородностью и устойчивостью связей, обладают большей выносливостью.

Под влиянием многократных нагрузок изменяется структура и свойства материала. В ткани нити, испытывающие многократное действие растягивающей нагрузки, распрямляются, а нити перпендикулярной системы увеличивают изгиб — изменяется фаза строения ткани. В результате разрывное удлинение ткани в направлении нитей, испытывающих многоцикловое растяжение, уменьшается и несколько увеличивается в направлении нитей другой системы. В этом случае не наблюдается резкого изменения структуры пряжи, а процесс сопровождается незначительной потерей волокнистого вещества ткани.

Для одной и той же ткани нагрузки, многократно прикладываемые под разным углом относительно нитей основы или утка, приводят к накапливанию разной доли остаточных деформаций. Если нагрузку прикладывают под небольшим углом к нитям основы или утка, то она воспринимается главным об разом системой нитей, расположенной в направлении действующей силы. При этом, как уже отмечалось, происходит незначительное изменение структуры нитей и сравнительно медленное накапливание в материале остаточной циклической деформации.

При циклических нагрузках, прикладываемых под большим углом к нитям основы или утка и особенно в направлении, близком к углу 45°, происходит поворот нитей и изменение угла между ними. При разгрузке в каждом цикле угол между нитями частично восстанавливается, однако в следующем цикле вновь происходит поворот нитей и изменение угла между ними. Таким образом, многократное растяжение ткани под углом к нитям основы или утка вызывает непрерывное движение нити и ее трение о соседние нити. При этом происходит отделение волокон от основного стержня пряжи (нити), разрыхление и расшатывание ее структуры, увеличивается поперечник пряжи. Все это приводит к быстрому накапливанию остаточной циклической деформации, причем чем ближе направление прикладываемой нагрузки к углу 45°, тем интенсивнее идет процесс накапливания остаточной циклической деформации в ткани.

В трикотаже нарушение связей происходит легче, чем в ткани, вследствие слабости контактов между нитями петель. По этой причине в ходе многократного растяжения перетягивание нити в петлях происходит значительно легче, чем в ткани, петли при этом меняют свою форму, резко изменяется структура трикотажа. Однако в период разгрузки (в каждом цикле) вследствие упругости петель и слабости внешних связей трикотаж легко восстанавливает свои размеры. Благодаря этому накопление остаточной циклической деформации в трикотаже происходит сравнительно медленно.

При многократном растяжении трикотажа по вертикали меньше всего накапливается остаточная циклическая деформация; по мере приближения направления действующей силы к горизонтали, величина остаточной деформации растет. Наибольшую остаточную циклическую деформацию трикотаж имеет по горизонтали. Особенно сильно она проявляется в хлопчатобумажной глади и ластике. В прошивных нетканых материалах прочность связей между волокнами ватки определяется главным образом переплетением и плотностью прошива скрепляющих нитей.

Прикладываемые по вертикали многократные нагрузки воспринимаются каркасными нитями, скрепляющими ватку. Они приводят к изменению угла наклона протяжек и стягиванию петель, в которых закреплены волокна ватки. При разгрузке угол наклона протяжки восстанавливается, но не полностью, сдерживаемый волокнами ватки. Таким образом, прикладываемые по вертикали многократные нагрузки приводят к накоплению остаточных деформаций.

Рис. 11-31. Зависимость остаточной циклической деформации от числа циклов нагрузка-разгрузка при амплитуде растяжения в цикле 1, 2—3% и 3, 4—30%: 1 — диагональ хлопчатобумажная; 2—серошинельное сукно; 3 — двуластик хлопчатобумажный; 4 — гладь хлопчатобумажная

При многократном растяжении по горизонтали сопротивление каркасных нитей меньше и поэтому ватка, волокна которой расположены главным образом в направлении действующей силы, растягивается больше, при этом волокна, смещаясь относительно друг друга, частично вытягиваются из петель. Их возврату в первоначальное положение препятствуют силы тангенциального сопротивления. Каркасные же нити почти не способствуют обратному смещению волокон. Поэтому накопление остаточной циклической деформации нетканых материалов по горизонтали особенно велико и часто приводит к быстрой потере формы изготовленной из них одежды.

Существенное влияние на проявление многоцикловых характеристик оказывает число циклов нагрузка—разгрузка. С увеличением числа повторных нагрузок, действующих на материал, растет остаточная циклическая деформация. На рис. 11-31 представлены кривые, характеризующие зависимость остаточной циклической деформации от числа циклов нагрузка—разгрузка для различных текстильных материалов. Как видно из графиков, особенно резко нарастание остаточной деформации происходит в первых сотнях циклов действия растягивающей нагрузки.

Величина остаточной циклической деформации материала в значительной степени зависит от его волокнистого состава. Материалы, выработанные из волокон, обладающих высокой упругостью и эластичностью (синтетические волокна, шерсть, натуральный шелк и др.), при многоцикловом воздействии характеризуются незначительной остаточной циклической деформацией.

Введение в состав материала волокон, обладающих малой упругостью и эластичностью, приводит к росту остаточной циклической деформации. Так, у чистошерстяной ткани бостон при растяжении в каждом цикле на 2% после 50 000 циклов остаточная циклическая деформация по основе составляет 1,6%, а у полушерстяного трико (43% шерсти) при тех же режимах многоциклового воздействия — 5,9%. Выносливость материала и интенсивность накапливания остаточной циклической деформации в большой степени зависит от величины нагрузки или деформации в каждом цикле. Выполненные исследования показывают, что для всех материалов увеличение нагрузки или деформации в цикле приводит к резкому снижению выносливости, к интенсивному нарастанию остаточной циклической деформации.

Вместе с тем, практика показывает, что при сравнительно малой деформации (нагрузке), задаваемой в каждом цикле, текстильный материал может работать без разрушения и без заметного нарастания остаточной циклической деформации большое число циклов. Так, наблюдения показывают, что при небольшой деформации материала при носке одежды срок службы одежды значительно возрастает. Учитывая это обстоятельство, текстильные материалы принято характеризовать пределом выносливости. Под пределом выносливости понимается то наибольшее значение деформации (нагрузки), задаваемое в каждом цикле, при котором материал выдерживает очень большое заранее заданное число циклов. По каждому материалу предел выносливости устанавливается экспериментально.

Существует несколько типов приборов, предназначенных для многократного растяжения текстильных материалов: 1) сохраняющие в каждом цикле постоянство заданной амплитуды абсолютной деформации и закон растяжения; 2) сохраняющие в каждом цикле постоянство заданной амплитуды относительной деформации и закон растяжения; 3) сохраняющие при испытании постоянство заданной амплитуды циклической нагрузки, наибольшее значение полной нагрузки и закон нагружения.