علوم و فناوری نساجی و پوشاک

علوم و فناوری نساجی و پوشاک

شبیه‌سازی آزمون کشش متمرکز بر روی پارچه‌های بی‌بافت اسپان‌باند به روش اجزای محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه یزد، یزد، ایران
چکیده
پارچه‌های بی‌بافت در حال حاضر در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به اینکه این پارچه‌ها مانند پارچه‌های بافته یا حلقوی فرآیند بافت ندارند، بررسی رفتار آن‌ها تحت بارهای مختلف همواره از موضوعات مهم در مهندسی نساجی بوده است. مقالات زیادی در مورد رفتار این پارچه‌ها هنگام قرار گرفتن در معرض نیروهای توزیع شده منتشر شده است، اما مطالعات کمتری روی بارهای متمرکز انجام شده است. بنابراین، در این مقاله سعی شده است تا رفتار پارچه‌های بی‌بافت پلی‌پروپیلن اسپان‌باند در آزمون کشش متمرکز شبیه‌سازی شود. برای این منظور، چهار پارچه به وزن‌های g/m2 60، g/m2 70، g/m2 90 و g/m2 105 تهیه و رفتار هر پارچه در سه جهت به نام‌های راستای طولی دستگاه (تولید پارچه‌ها در آن راستا از دستگاه می‌باشد)، عرض دستگاه (راستای عمود بر راستای طولی) و جهت مورب (راستای قطری بین راستای طولی و عرضی) اندازه‌گیری شد. در ادامه، پارچه به صورت کامپوزیت لایه‌ای مدل‌سازی گردید که در آن رفتار هر لایه با رفتار پارچه در یکی از جهت‌های ذکر شده تعیین می‌گردید. نهایتاً، خطا در تخمین مقاومت پارچه بین شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌های کشش متمرکز واقعی حدود 1 تا 17 درصد مشاهده شد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Simulation of concentrated tensile test on the spunbond nonwoven fabrics using finite element method

نویسنده English

Morteza Vadood
Department of Textile Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده English

Nonwoven fabrics are now used in a wide range of industries. Given that these fabrics do not have a weaving process like woven or knitted fabrics, investigating their behavior under different loads has always been an important topic in the textile engineering. Many papers have been published on the behavior of these fabrics when subjected to the distributed forces, but less studies have been conducted on the concentrated ones. Thus, the behavior of spunbond polypropylene nonwoven fabrics in the concentrated tensile test has been attempted to be simulated in this paper. To this aim, four fabrics weighing 60 g/m2, 70 g/m2, 90 g/m2, and 105 g/m2 were prepared, and the behavior of each fabric was measured in three directions known as the machine direction (production of fabrics is in that direction of machine), machine cross direction (direction perpendicular to the machine direction), and diagonal direction (diagonal direction between machine and cross directions). The fabric was then modeled as a layered composite, where each layer was determined by the fabric behavior in one of the mentioned directions. Finally, the error in estimating the fabric strength between the simulations and actual concentrated tensile tests was observed to be about 1 to 17%.

کلیدواژه‌ها English

Finite Element Method
Spunbond Nonwoven
Layered Structure
Concentrated Load
Tensile Test
1. Tandon S., Kim S., Choi F. The torsional behaviour of singles yarns. Part II: evaluation. J. Text. Inst., 86, 200-217, 1995. https://doi.org/10.1080/00405009508631327
2. Zhang X., Li Y., Yeung K., Miao M., Yao M. Fabric-bagging: stress distribution in isotropic and anisotropic fabrics. J. Text. Inst., 91, 563-576, 2000. https://doi.org/10.1080/00405000008659128
3. Varshney R., Kothari V., Dhamija S. Influence of polyester fibre fineness and cross‐sectional shape on lowstress characteristics of fabrics. J. Text. Inst., 102, 31-40, 2011. https://doi.org/10.1080/00405000903453661
4. Shanbeh M., Johari M. S., Zarrebini M., Barburski M., Komisarczyk A., Urbaniak M. Effect of a weft yarn spinning system on the shear characteristics of plain woven fabrics. Text. Res. J., 90, 10-23, 2020. https://doi.org/10.1177/0040517519855315 
5. Alamdar Yazdi A. A. Further studies on fabric objective measurement (concentrated loading method). Int. J. Clothing Sci. Technol., 15, 28-46, 2003. https://doi.org/10.1108/09556220310461141
6. Heydarian P., Vadood M., Alamdar Yazdi A. A. Modeling of bending length based on concentrated loading method. Indian J. Fibre Text. Res., 45, 220-223, 2020.
7. Abaqus. Abaqus 6.10 online documentation: Dassault Systemes Simulia Corp.; 2010
8. Ascough J., Bez H., Bricis A. A simple beam element, large displacement model for the finite element simulation of cloth drape. J. Text. Inst., 87, 152-165, 1996. https://doi.org/10.1080/00405009608659063
9. Yeung K., Li Y., Zhang X. A 3D biomechanical human model for numerical simulation of garment–body dynamic mechanical interactions during wear. J. Text. Inst., 95, 59-79, 2004. https://doi.org/10.1533/joti.2001.0050
10. Mishra R., Militky J., Behera B., Banthia V. Modelling and simulation of 3D orthogonal fabrics for composite applications. J. Text. Inst., 103, 1255-1261, 2012. https://doi.org/10.1080/00405000.2012.675682
11. Döbrich O., Gereke T., Hengstermann M., Cherif C. Microscale finite element model of brittle multifilament yarn failure behavior. J. Ind. Text., 47, 870-882, 2018. https://doi.org/10.1177/1528083716674908
12. Dewangan M. K., Panigrahi S. Multiscale modelling of 3D orthogonal woven composite under ballistic impact using FEM. Fibers Polym., 21, 2389-2400, 2020. https://doi.org/10.1007/s12221-020-1328-0
13. Vadood M., Alamdar-Yazdi A. A. Modeling the spunbonded nonwoven fabric bursting strength using finite element method. J. Text. Inst., 112, 837-845, 2021. https://doi.org/10.1080/00405000.2020.1783061
14.  Tavangarrizi F., Abghari R., Mirjalili M., Amiri H. Application of Response Surface Methodology and FEM in Optimization Fabric Bagging Deformation in Stenter Machine. J. Text. Sci. Technol., 9, 71-90, 2020. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.21517162.1399.9.1.6.4
15. Yan L., Wang X., Wu H., Liu P. Damage and failure mechanisms of biaxial weft-knitted reinforced composites via meso-scale finite element modeling. J. Ind. Text., 51, 1592S-1611S, 2022. https://doi.org/10.1177/15280837211044167
16. El Idrissi H., Seddouki A. Modelling of progressive damage in a notched carbon/epoxy composite laminate subjected to tensile loading using different assessment methods coupled with FEM. Fibers Polym., 23, 3146-3162, 2022. https://doi.org/10.1007/s12221-022-0019-4
17. Wang Z., Ren H., Cao X.-A., Mei X., Zhu G., Chen Y., et al. Compressive Failure Analysis of Thin-Walled Thermosetting Composite Structures Accounting for the Preforming Effects. Fibers Polym., 25, 317-329, 2024. https://doi.org/10.1007/s12221-023-00406-2
18. Wang R., Liu W., Zhou X., Gao Y., Wu L., Lyu L. Electromagnetic wave absorption and bending properties of double-layer honeycomb 3D woven composites: experiment and simulation. J. Text. Inst., 115, 995-1005, 2024. https://doi.org/10.1080/00405000.2023.2206085
19. Gu H., Yan H., Shi Z., Dan R. Finite element simulation of knee joint pressure and surface displacement: relationship and influencing factors. J. Text. Inst., 1-18, 2024. https://doi.org/10.1080/00405000.2024.2426831
20. Vadood M., Dehghan Manshadi D. Modeling the shear behavior of spunbond nonwoven fabrics using the finite element method. J. Text. Inst., 1-9, 2024. https://doi.org/10.1080/00405000.2024.2324208
21. Vadood M., Gholami H. Finite element modeling of tensile behavior for different woven fabrics. J. Text. Inst., 115, 768-780, 2024. https://doi.org/10.1080/00405000.2023.2275100
22. Song W., Ma X., Ma P. Compression behavior of warp-knitted spacer fabric based on simplified finite element method. J. Ind. Text., 54, 1-24, 2024. https://doi.org/10.1177/15280837241267775
23. Adosi B., Mirjalili S. A., Adresi M. Investigation of experimental and simulation performance of the flexural performance of cementitious composites reinforced with 3D weft knitted fabrics. J. Text. Sci. Technol., 14, 1-18, 2025. https://doi.org/ 10.22034/jtst.2025.496701.1485
24. British Standards Institution. Methods for the determination of breaking load and extension of strips of woven textile fabric, Metric and inch units. BS-2576.
25. American Society for Testing and Materials. Standard Test Method for Thickness of Nonwoven Fabrics. ASTM-D5729.
26. Bais-Singh S., Goswami B. C. Theoretical determination of the mechanical response of spun-bonded nonwovens. J. Text. Inst., 86, 271-288, 1995. https://doi.org/10.1080/00405009508631333

  • تاریخ دریافت 09 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 09 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 25 آبان 1404