1、 本科毕业论文 （ 20 届） 结节对绳索断裂强力影响的研究 所在学院 专业班级 海洋渔业科学与技术 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录 中文摘要 . 1 英文摘要 . 2 1、前言 . 3 2、材料与方法 . 3 2.1 试验材料 . 3 2.2 试验设备 . 3 2.3 试验条件 . 4 2.4 试验项目 . 4 2.5 数据的记录与处理 . 5 3、结果与分析 . 6 3.1 聚乙烯绳索、聚丙烯绳索和聚丙烯（长丝）绳索线密度及断裂强力的测量 6 3.2 结节类型对绳索断裂强力的影响 . 7 3.3 绳索直径对结节损耗率产生的差 异 . 11 3.4 绳索材料对结节损耗
2、率产生的差异 . 11 3.5 结节特性 . 12 小结 . 13 1.断裂强力特性 . 13 2.结节强力 . 13 致谢 . 13 参考文献 . 14 1 摘要 本文通过对聚乙烯、聚丙烯 和聚丙烯 （长丝） 这 3 种不同绳索，测试其在不同直径下的断裂强力，并与之打半结、 单死结、双死结、鱼结、小锚索结、双花大绳结、吊板结、钩结、圆材结、缚桩结后的结节强力进行对比分析，得出 绳索间用不同结节连接时，即使是在绳索直径相同的情况下，其相应绳索结节强力也是不同的，即不同的结节类型对绳索结节强力的影响是不同的，从而导致其结节强度的不同，这直接影响了绳索打结后的抗断裂性能。此外接合结的结节损失率明显
3、要高于结缚结的结节损失率，这说明了结缚结较接合结对原绳索的断裂性能影 响较小。半结和吊板的抗断裂性能随着绳索直径的增大而降低，其结节更适合直径细小绳索的连接，鱼结、双花大绳结、钩结、圆材结、缚桩结这 5 类结节的抗断裂性能随着绳索直径的增大而增强，其结节更适用于直径粗大绳索的连接，单死结、双死结和小锚索结的抗断裂性能与直径没有呈现明显的规律性。在相同的直径条件下，使用相同结节连接绳索时，其结节损失率会因为材料的不同而发生改变，而对于同一种材料，其断裂损失率不会因为其制作工艺的不同而发生质的改变。在相同结节条件下，聚乙烯结节损失率明显低于聚丙烯结节损失率。 关键词 绳索 结节 断裂强力 结节强力
4、 结节损失率 2 Abstract This article through to three different ropess breaking strength that is polyethylene, polypropylene and polypropylene (filament) which testing its in different diameter. And compared with the nodules breaking strength which is named Half knot,Single knot,Double knot, fish knot, sm
5、all anchor cable knot, double spend big knot, hanging harden, hook knot, Roundwood knot, tied pile knot. It is concluded that the connection between nodular, even to the rope under the same diameter.The corresponding rope nodules are also different, namely the strength of different types of nodules
6、is a strong influence rope nodules are different, leading to its nodules of different, the intensity of the rope knot directly influence the breakage resistance. Besides mating “nodules loss than knot tied knot obviously, show that the loss of nodules is settled the tie knot paired off the ropes eng
7、agement fracture characteristic have little influence. Half knot and hanging board with rope breakage resistance and the increase of diameter reduced, the nodules of more suitable diameter tiny fish knot connect, rope, double spend big knot, hook knot, Roundwood knot, tied pile knot this category fi
8、ve nodule of breakage resistance with the increase of rope diameter increases, Its nodules more suitable to the diameter of the connection, bulky ropes single knot, double knot and small anchor cable knot of breakage resistance and no obvious regularity in diameter. In the same diameter condition, u
9、se the same rope, the nodular connection for materials nodular loss, and different and change for the same kind of material, the fracture loss wont because its production craft different and produce simple change. In the same nodules conditions, polyethylene nodules loss obviously lower than polypro
10、pylene nodules loss. Keywords ropes nodules breaking strength nodules powerful Nodules fracture loss 3 1、前言 渔业在我国国民经济发展中具有重要的地位和作用，在经济发展、食物安全、社会就业、外汇积累等方面也有着独特的产业优势，为我 们日常生活提供了各类动物蛋白。渔具是渔业生产赖以实施的工具，无论是工业化的大规模捕捞，还是有限水面的养殖，或者是新兴的休闲渔业，都离不开渔具的运用。 绳索是制造各类渔具的重要材料，在渔具上主要用以固定渔具的形状和尺寸，承受作用在网衣上的外力，保证渔具的强度等作用。
11、绳索在连接过程中出现绳索结，这是海岛居民生产和生活的手工技艺，产生于海岛的特殊环境和劳动生产条件，长年广传于海岛民间，并根据不同海岛地域渔民的海洋作业和生活方式的差异，使海岛绳结逐步丰富完善，多达上百种。渔用绳索结分为渔船生产绳结、渔网结和综合绳结 三类。渔用绳索结不仅成为渔民生产、生活的重要内容，也成为海岛居民用以娱乐、美化生活的一种形式和内容。渔用绳索结源于生产实践，是渔民丰富的想象、思维与物质观念的产物，具有很大的实用价值和审美价值。 现今，在我国渔用绳索的选材上，使用最多的是聚乙烯材料，它是渔用合成纤维中比重较小的一种，具有吸湿性小，水阻力小，耐磨性和耐酸碱性良好的特点。其他的还有聚丙
12、烯材料等。 目前，国内外对绳索断裂强力影响研究的较多，如石建高、刘永利、马海等人 1研究了渔用四股改性 PP/PE 单丝绳索，得出渔用四股改性 PP/PE 单丝绳索具有 强力高的特性，用作渔用绳索，能使绳索线密度减小、使用直径减小、原材料消耗减小、绳索阻力减少，从而实现渔业生产的节能降耗；王善元、顾鼎芳、孙玉花等人 2研究了海上用绳索衰减性能规律得出经过海水及日晒处理以后，乙纶、丙纶、锦纶和涤纶的模量均变化极小，经海水、气候仪处理后，强度伸长率有下降趋势；郭亦萍、马海有、茅利生 3对深水网箱纤维绳索的选用中建议深水网箱的拉索和锚固绳不采用普通的聚乙烯绳索。 但是现今还未有人较系统地研究其结节强
13、力，渔用绳索在使用中定会针对不同的情况打结节后使用，而结节的出现势必会影响原绳 索的断裂强力，本文藉以 研究渔用中最常用的 10种不同结节对其绳索断裂强力的影响，得出这些常用结节对原绳索断裂损耗率，希望在实际运用中，根据特定的情况，对渔具的设计、装配、选择上有所帮助。 2、材料与方法 2.1 试验材料 本试验所用的材料是不同直径的聚乙烯绳索、聚丙烯 绳索和聚丙烯 （长丝） 绳索 。 聚乙烯绳索： 6mm、 10mm、 14mm、 22mm、 26mm； 聚丙烯绳索： 12mm、 16mm、 22mm； 聚丙烯（长丝）绳索： 14mm、 19mm、 22mm、 28mm。 2.2 试验设备 （
14、1） 电子式万能试验机：型号 WDW-100，试验机级别为，量程为 100KN,精度为 0.1%，用于测量绳索的断裂强力等数据。 （ 2）电子秤：型号 DS 671，量程 20g 3 ,精度等级级，精度 1g，用于称量绳索的4 质量。 （ 3）游标卡尺、直尺：精度分别为 0.02mm、 1mm，用于测量绳索的直径。 （ 4）卷尺：精度为 1mm，用于测量试样的长度。 2.3 试验条件 （ 1）实验室温度、湿度：标准温度为 20 2，相对湿度为 65 2%4。 （ 2）试样长度：直径 10 ，试样最小有效长度为 300mm；直径 10 ，试样 最小有效长度为 400mm5。 2.4 试验项目 （
15、 1） 聚乙烯绳索、聚丙烯绳索和 聚丙烯（长丝）绳索线密度的测量。 （ 2）聚乙烯绳索、聚丙烯绳索和 聚丙烯（长丝）绳索断裂强力的测量。 （ 3） 聚乙烯绳索、聚丙烯绳索和 聚丙烯（长丝）绳索结节强力的测量。 选取最常用的结节类型，并按其打结方式，可将选取的结节分为绳端间的接合用结（以下简称接合结）和绳索对各种物体的结缚用结（以下简称结缚结）两种类型，接合结有单死结（ 又称“蛙结”） 、双死结（ 又称“婆罗门死结”） 、鱼结（ 又称“友谊结”） 、小锚索结、双花大绳结，结缚用结有吊 板结（ 又称“单套结”，俗称“人结”） 、钩结、圆材结、缚桩结，另外再引入一个基本结节 半结，共十种结节（如图
16、2-1）。 （ 1）半结 （ 2）单死结 （ a） half knot （ b） Single knot （ 3）双死结 （ 4）鱼结 （ c） Double knot （ d） fish knot 5 （ 5）双花大绳结 （ 6）小锚索结 （ e） double spend big knot （ f） small anchor cable knot (7)吊板结 （ 8）钩结 （ 9）圆材结 （ 10）缚桩结 （ g） hanging harden （ h） hook knot （ i） Roundwood knot （ j） tied pile knot 图 2-1 试验所用的十种结节 F
17、igure 2-1 Ten nodules used in this experiment 2.5 数据的记录与处理 2.5.1 数据的记录 绳索断裂强力和结节强力的测定，均必须使用琵琶头固定在电子式万能试验机上，并使试样绳索的捻度保持不变 6。测定结节强力前，绳索需用手工方法按规定打结，其打结后的二根绳索均需长度均匀，记录的实 验数据必须是断裂在结节处的结节强力，否则不计。 2.5.2 数据的处理 （ 1）线密度： x =M/L7 式中 : x 试样的线密度（ ktex） ； L在预加张力下的试样长度（取定值 5m） ； M长 5m 试样的质量（ g）。 （ 2）在 100mm/min 的
18、拉伸 速度下，测定不同试样的断裂强力、结节强力，得出的数据，测定次数共 3 次，取其平均值 8。 （ 3）结节强度 =结节强力（ KN） /线密度（ ktex）。 （ 4）结节损失率（ %） =（断裂强力 -结节强力）断裂强力 100%。 6 3、结果与分析 3.1 聚乙烯绳索、聚 丙烯绳索和 聚丙烯（长丝）绳索线密度及断裂强力的测量 3.1.1 聚乙烯绳索、聚丙烯绳索和 聚丙烯（长丝）绳索的线密度 对于绳索粗度最合适的指标是线密度，单位是 ktex9，数值上等于 1 米相应材料绳索的质量克数，测得 聚乙烯绳索、聚丙烯绳索和 聚丙烯（长丝）绳索 线密度 相应数据，分别见表3-1、表 3-2、表
19、 3-3。 表 3-1 聚乙烯绳索的线密度 Table3-1 linear density of polyethylene rope 公称直径（ mm） 实测直径（ mm) 线密度（ ktex） 6 5.82 17.8 10 10.14 51.4 14 14.22 90.8 22 22.16 231 26 25.86 322 表 3-2 聚丙烯绳索的线密度 Table3-2 linear density of Polypropylene rope 公称直径（ mm） 实测直径（ mm) 线密度（ ktex） 12 12.22 65.2 16 15.54 111.8 22 22.46 221.4
20、 表 3-3 聚丙烯（长丝）绳索的线密度 Table 3-3 linear density of polypropylene (filament) rope 公称直径（） 实测直径（ mm） 线密度（ ktex） 14 13.54 92.7 19 19.52 197.0 21 21.54 248.9 28 27.26 428.5 根据上表所得绳索的公称直径和实测直径存在一点误差，不过误差在可允许的范围之内。从表中可以看出 随着直径的增加， 聚乙烯绳索、聚丙烯绳索和 聚丙烯（长丝）绳索 的线密度各不相同，而且呈非线性增加。这主要是因为绳索类似于长圆柱体，当其直径增加 1 倍，横截面积就增加 3
21、倍，然其质量相应增 加 3 倍，而线密度 （ ktex） 在数值上是等于绳索长度为1 米时的质量克数，所以线密度和直径之间呈非线性关系。 3.1.2 聚乙烯绳索、聚丙烯绳索和 聚丙烯（长丝）绳索的断裂强力 绳索类似于长圆柱体，其受外力作用后会发生纵向的拉伸变形，所施加的载荷称为强力；绳索拉伸至断裂时所施加的最大载荷，称作断裂强力，其强力特性是绳索拉伸时最主要的机7 械性能 10。绳索 单位截面积所能承受的最大 载荷，称作断裂强度，这是比较绳索之间抗断裂性能重要的指标，这些均对渔具的强度、变形和渔获率有着直接的关系，同时也是评定渔具质量、选择绳索的主 要指标。通过对试样进行测量，得出实验数据，见
22、表 3-4、表 3-5 、表3-6。 表 3-4 不同直径聚乙烯绳索的断裂强力 Table 3-4 Breaking force of different diameters Polyethylene rope 公称直径（ mm） 断裂强力（ KN） 断裂强度（ daN/ktex) 1 2 3 平均 6 3.76 3.76 3.78 3.77 21.16 10 7.42 7.42 7.46 7.43 14.46 14 15.18 15.06 15.10 15.11 16.64 22 35.14 35.25 35.22 35.20 15.24 26 47.28 50.36 50.42 49.35
23、 15.33 表 3-5 不同直径聚丙烯绳索的断裂强力 Table 3-5 Breaking force of different diameters Polypropylene rope 公称直径（ mm） 断裂强力（ KN） 断裂强度（ daN/ktex) 1 2 3 平均 12 22.13 22.61 22.73 22.49 34.49 16 38.14 39.16 38.52 38.61 34.53 22 69.38 69.43 68.74 69.18 31.25 表 3-6 不同直径聚丙烯（长丝）绳索绳索的断裂强力 Table 3-6 different diameters of p
24、olypropylene (filament) rope rope breakage strength 公称直径（ mm） 断裂强力（ KN） 断裂强度（ daN/ktex) 1 2 3 平均 14 13.83 12.98 13.30 13.37 14.42 19 24.98 22.04 23.45 23.49 11.92 22 25.34 24.26 25.68 25.09 10.08 28 47.88 48.21 47.93 48.01 11.20 从表 3-4、表 3-5、表 3-6 可以看出随着直径的不断增加，绳索的断裂强力也在不断增大，并且其增加是呈非线性增加的，各绳索断裂强度在一定
25、范围内有所变化，总体聚丙烯绳索的断裂强度最高，其次是聚乙烯绳索，最后是聚丙烯 （长丝）绳索。这说明对于同一种材料，使用不同的加工方法，其制成绳索的抗断裂性能也是不同的。 3.2 结节类型对绳索断裂强力的影响 绳索打结后拉伸至断裂时施加的最大载荷，称作结节强力。另外，结节损失率也是渔民和渔具材料制造商都十分关注的一个力学参量，王鲁民 3 曾使用过这一概念。类似的描述结8 节损失率还有于伟东 4和万荣 5提到的钩接强度损失率、成环强度损失率等术语，而结节强度的大小表明了绳索用打结法相连后，其结节抗断裂性能的好坏。本次试验中主要测试聚乙烯绳索用不同的结节相连接后的结节强力，以了解不同结节的 特性。通
26、过对试样进行测量，得出实验数据，见表 3-7、表 3-8、表 3-9；对比图 3-1、图 3-2、图 3-3。 表 3-7 直径 6mm 聚乙烯绳索的结节损耗 Table 3-7 diameter 6mm polyethylene ropes for the nodules loss 结节类型 结节强力 （ KN） 结节损失率 结节强度（ daN/ktex) 1 2 3 平均 半结 2.92 3.28 2.96 3.05 18.94% 17.15 单死结 1.72 1.62 1.78 1.71 55.58% 9.59 双死结 1.72 1.9 1.82 1.81 48.14% 10.19 鱼结
27、 2.12 2.06 2.42 2.20 41.59% 12.36 双花大绳结 2.06 2.00 2.02 2.03 46.19% 11.39 吊板结 3.54 3.54 3.62 3.57 5.31% 20.04 小锚索结 2.02 2.10 2.08 2.07 45.13% 11.61 钩结 2.38 2.38 2.26 2.34 37.88% 13.15 圆材结 2.86 2.50 2.64 2.67 29.20% 14.98 缚桩结 2.32 2.42 2.34 2.36 37.35% 13.26 0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%半结
28、单死结 双死结鱼结双花大绳结吊板结小锚索结钩结圆材结 缚桩结结 节 类 型结 节 损 失 率0.005.0010.0015.0020.0025.00半结单死结 双死结鱼结双花大绳结吊板结小锚索结钩结圆材结 缚桩结结 节 类 型结节断裂强度（daN/ktex)图 3-1 6mmPE 绳索结节损失率对比（左）和结节强度对比（右） Figure 3-1 6mmPE cord nodules loss rate contrast (left) and fracture strength nodular contrast (right) 从以上图表可以看出，在直径为 6mm 时，在接合结中，结节强度最高的是鱼结，最低的是单死结，相应的结节损失率分别为 41.59%和 55.58%，而 结缚结中， 结节强度最高的是吊板结，最低的是钩结，相应的结节损失率分别为 5.31%和 37.88%，这说明在此直径时，如需两绳端接合，选择鱼结连接较选择 其他结节类型来说，能更好的保证其抗断裂性能，而需对物体结缚时，选择吊板结能更好的保证其抗断裂性能。
