В направлении основы или утка ткани удлиняются вследствие распрямления и удлинения нитей, расположенных в направлении действующей силы. Обычно распрямление нитей требует меньших усилий, чем их растяжение, сопряженное с изменением наклона спиральных витков крутки, распрямлением и скольжением волокон. Поэтому величина удлинения ткани особенно в начале ее растяжения находится в прямой зависимости от количества изгибов нити, приходящихся на единицу ее длины, и глубины изгибов. В свою очередь количество изгибов определяется переплетением и плотностью ткани, а глубина изгиба — толщиной нитей перпендикулярной системы и фазой строения ткани. Поэтому при прочих равных условиях ткани полотняного переплетения имеют наибольшее удлинение. С увеличением плотности удлинение ткани растет до определенного предела, после которого связанность элементов ткани делается настолько большой, что ее способность к растяжению уменьшается.

Фазы строения оказывают большое влияние на величину удлинения ткани, особенно на первых этапах нагружения, когда удлинение ткани происходит в основном за счет распрямления нитей. Ткани нулевой фазы строения могут иметь близкие показатели удлинения и по основе, и по утку, так как изогнутость их нитей одинакова. В тканях же остальных фаз строения они имеют большее удлинение в направлении изогнутой системы. Так как уточные нити обычно изогнуты сильнее основных, удлинение ткани по утку больше, чем по основе.

По мере роста нагрузки начинается удлинение нитей. Поэтому на величину прироста длины растягиваемой ткани оказывает влияние структуры нити — ее крутка, степень распрямленности и ориентированности волокон, а также способность самих волокон удлиняться. В тканях с длинными перекрытиями удлинение за счет растяжения нитей начинается раньше. Нить при этом деформируется по длине неравномерно. На участках, где нить лежит свободно, наблюдается большее удлинение, в местах связей — удлинение меньше.

При распрямлении системы нитей, расположенных в направлении действующей силы, их давление на нити перпендикулярной системы растет, изгибает нити, меняет фазу строения ткани. Углы обхвата и площадь контакта в одном направлении (несмотря на сплющивание нитей) уменьшается, в другом — растет. Ячейки ткани, оставаясь прямоугольными, вытягиваются, нити растягиваемой системы сближаются, перпендикулярной системы, наоборот, раздвигаются, ткань удлиняется в одном направлении и сужается в другом. Отношение поперечного сокращения ε_с к

продольному удлинению ε_р назвается коэффициентом поперечного сокращения ткани К:

где в и в₁ —ширина образца до и после растяжения в мм; L и L₁ — длина образца до и после растяжения в мм.

Рис 11-12. Изменение соотношения сил, возникающее в местах пересечения основных нитей с уточными при растяжении ткани под углом: а — 45°; б — 30°; в - 15°

В однослойных тканях коэффициент поперечного сокращения при растяжении вдоль основы или утка колеблется от 0,6 до 1,3. При частых связях сужение происходит труднее, чем при редких. Поэтому в тканях с короткими перекрытиями и большой плотностью коэффициент сужения меньше единицы, при длинных перекрытиях и небольшой плотности — больше единицы. Если растягивающее усилие действует под углом к нитям, то оно раскладывается на две составляющие: силу К и М₁ (рис. 11-12), стремящиеся распрямить и растянуть нити, и силы K₁ и М, стремящиеся их повернуть, т. е. деформировать, сетку ткани. Когда вследствие поворота, нити обеих систем соприкасаются, происходит их боковое сжатие, а при нагрузках, близких к разрывным, силы K₁ и М производят срез нитей. Тангенциальное сопротивление, возникающее в местах контакта нитей и препятствующее их свободному повороту,значительно меньше сопротивления, оказываемого растяжению самими нитями.

Рис. 11-13. Диаграмма удлинения штапельных тканей при нагрузке 7 кГ, прикладываемой под различным углом к нитям основы и утка а - полотняного переплетения; б-саржевого переплетения

Поэтому удлинение ткани за счет поворота нитей требует меньших усилий и обеспечивает возможность большего прироста длины материала при растяжении. Наибольшее удлинение ткани, как и всякого сетчатого материала, происходит в направлении его диагонали. С удалением же направления растяжения от диагонали величина предельно возможного удлинения уменьшается, а необходимое для растяжения тканей усилие растет. Поэтому максимальное удлинение равноплотной ткани происходит под углом 45°, неравноплотной смещается в ту или иную сторону от него в зависимости от формы ячейки, определяющей угол наклона диагонали.

Наибольшее удлинение нити ткани получают при приложении усилий растяжения вдоль их оси. По мере приближения направления действующей силы к диагонали, угол между нитями и силой увеличивается, вследствие чего удлинение ткани за счет распрямления или растяжения нитей становится все меньше. При растяжении равноплотной ткани под углом 45° направление диагонали и действующей силы Р совпадают, силы М и К равны. Прирост длины ткани происходит вследствие поворота нитей почти без распрямления или совсем без распрямления нитей (рис. 11-13).

При растяжении ткани под углом 30° к нитям основы сила К (см. рис. 11-12, б) больше силы М. Основные нити получают некоторое, распрямление и поворот на меньший угол φ₁ система же уточных нитей получает дополнительный изгиб и поворот на больший угол φ₂. Основной причиной прироста длины ткани остается изменение угла между нитями основы и утка. Удлинение при тех же нагрузках становится меньше. Если же усилие прикладывается к ткани под углом 15° к нитям основы, сила К (см. рис. II-12, в) настолько больше силы М, что главной причиной удлинения ткани становится распрямление и растяжение нитей основы (см. рис. II-13). Так как возможность распрямления и растяжения продольных нитей ограничена, удлинение ткани под углом 15° меньше, чем под углом 30 или 45°. Аналогичная картина происходит при растяжении под теми же углами относительно уточных нитей, с той лишь разницей, что уток, обычно сильнее изогнутый переплетением, обеспечивает больший прирост длины ткани за счет распрямления нитей.

Кривые деформации тканей при растяжении под углом сохраняют характер парабул, несколько меняя форму в зависимости от угла приложения силы и структуры ткани. Плотность определяет промежутки между нитями, а следовательно, и то свободное пространство ячейки ткани, которое позволяет ткани деформироваться.

При большой плотности или коротких перекрытиях кривые идут более круто и плавно, чем при малой плотности или длинных перекрытиях, когда сразу на самых начальных стадиях растяжения ткани удлиняются больше в результате поворота нитей. После смещения нитей до предела и возрастания плотности ткани вследствие сужения настолько, что нити почти не имеют возможности передвигаться, начинается распрямление и удлинение самих нитей. Поэтому для тканей с малой плотностью или длинными перекрытиями кривые сначала очень пологие, затем сразу круто идут вверх.

Рис. 11-14. Смещение диагонали квадратной ячейки в направлении действующей силы при растяжении ткани под углом 75° относительно нитей основы

Вследствие того что при растяжении под углом, не совпадающим с направлением диагонали, одна система нитей поворачивается на больший, другая на меньший угол, происходит смещение диагонали ячейки в направлении действующей силы (рис. 11-14). По мере нарастания усилия диагональ все больше перемещается в сторону действующей силы, стремясь совпасть с ней, а ее конец описывает парабулу. Поэтому наибольшее удлинение ткани при ее растяжении под углом к нитям основы и утка отклоняется от направления действующей силы на какой-то угол в сторону диагонали.