1、 本科毕业论文 （ 20 届） 纤维绳索强力测试及对比分析 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 摘要 . 1 Abstract . 2 1.前言 . 3 2.材料与方法 . 3 2.1 实验材料 . 3 2.2 实验设备 . 3 2.3 实验条件 . 3 2.4 实验内容 . 3 2.5 数据计算 . 4 2.6 实验方法 . 4 3.结果 . 5 3.1 直线状态下纤维绳索断裂强力的测量 . 5 3.2 弯曲状态下纤维绳索断裂强力的测量 . 6 4分析 . 13 5结论 . 14 致谢 . 错误 !未定义书签。 参 考 文 献 .
2、17 - 1 - 纤维绳索强力测试及对比分析 摘要 我国是世界上主要的渔业国家之一。渔业在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、外汇积累等方面有着独特的产业优势。人们主要通过增加渔业产量来满足不断增长的肉食需求，这在很大程度上得益于工业技术的进步、带动、促进渔业科技的进步，特别是网具工艺技术的进步所获得的成果。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，都离不开运用适合的渔具，尤其是网渔具在目前国内外渔业生产中占有重要的地位，应用也最为普遍。而网具的质量和性能，在很大程度上决定于材料的技术特性和网具制造工艺的
3、准确性、合理性，不同的网具、针对不同 的作业要求具有各自独特的材料选择要求。渔业技术的发展对网具材料与工艺提出了新的要求，新材料的不断开发，材料使用条件和材料结构、弹性、变形特性的关系研究，这对渔业生产的发展有重大的意义。本文试图以常用的纤维材料（聚乙烯）为研究对象，经过样品采集，对纤维样品做不同程度的弯曲处理，再进行纤维绳索的断裂强力的测试实验，为渔用绳索的选用提供数据参考。为渔网工艺的不断改进而逐步发展提供理论基础。 关键词 纤维绳索 断裂强度 弯曲 - 2 - The test of fiber ropes breakage strength and contrast analysis
4、Abstract China is the worlds leading one of fishery countries. Fisheries in the development of national economy has an important position and role， In the economic development and food security, social employment, foreign exchange accumulation has unique industry advantage. People mainly by increasi
5、ng the fishery production to meet growing demand of meat, This is largely thanks to the industrial technology progress, driving, boosting fishery science and technology progress, Especially compared the progress in technology the achievements. Fishing gear is fishery production, whether the tools wh
6、ich implementation of mass fishing, or industrialization of breeding, or limited water is emerging recreational fisheries, is inseparable from the proper gear, especially nets gear in fishery production at home and abroad and occupies an important position, applications are the most common. And the
7、quality and performance of the aft, to a great extent, depends on the technical characteristic and the aft material the accuracy, rationality manufacturing process, different gears, in view of the different operations are required to have their own unique material selection requirements. The develop
8、ment of the fishery technology gears material and craft to put forward new requirements. The continuous development of new materials, the material conditions of use and material structure, elastic, deformation characteristics of the relationship of fishery production, it has great significance to th
9、e development. This paper, through to the commonly used fiber materials (PE) as the research object, After sampling of fiber, different degree of bending sample do treatment, fiber ropes, the breaking strength test。For the selection of fishing ropes provide data reference. The craft improved for fis
10、hing nets and fishing with new materials the continuous development and provide theoretical foundation gradual development. Key words Fiber ropes breaking strength bending 纤维 绳索强力测试及对比分析 - 3 - 1.前言 海洋捕捞作为一种传统的渔业生产方式 , 随着渔船动力化、大型化、现代化 , 捕捞技术的进步 , 它对海洋渔业的发展起了极其重要的作用。其中 , 渔具材料的更新换代以及物理机械性能、渔用适应性能的不断提高
11、, 为捕捞渔具的大型化和高效率提供了有利条件。 反映纤维品质的主要指标有物理性能指标，包括纤维的长度、细度、比重、光泽、吸湿性、热性能、电性能等；机械性能指标，包括断裂强度、断裂伸长、初始模量、回弹性、耐多次变形性等；稳定性能指标，包括对高温和低温的稳定性、对光大气的稳定性、对化学试 剂的稳定性及对微生物作用的稳定性等；加工性能指标 ， 包括纤维的抱合性，起静电性和染色性等 。渔用纤维材料在网具制造中具有十分重要的地位。网具的使用性能、使用寿命和经济效益与纤维的品种和纤维的物理性能等密切相关，要制造出切合渔业生产需要的网具，就必须对各种纤维材料有一定的了解。目前已知的合成纤维有数十种，在国内外
12、渔业上得到应用的有以下七类：聚酰胺 ( PA) , 聚乙烯 ( PE) , 聚丙烯 ( PP) , 聚酯 ( PES) , 聚氯乙烯 ( PVC) , 聚乙烯醇 ( PVA) 和聚偏二氯乙烯 ( PVD) 。在上述这七 类合成纤维中，在我国渔业上应用最为普遍的是聚乙烯、聚酰胺和聚丙烯类，其它几类应用极少。对于纤维绳索，生产商所提供的技术指标，通常都是绳索干态直线状态下的断裂强力，然而绳索在使用过程中并非全部为直线状，而是受到不同程度的弯曲，因此对绳索来说只提供直线状态下的断裂强力的数据是不够参考的，本次实验通过测量纤维绳索不同弯曲程度下的断裂强力，提供聚乙烯纤维绳索在弯曲状态下的技术指标，为各
13、种索具的合理选用提供数据参考，有关这方面的研究更有实用意义。 2.材料与方法 2.1 实验材料 本次实验所用到的材料为聚乙烯绳索：直 径分别为 1.00mm、 1.30mm、 2.20mm、 2.50mm、2.85mm、 3.65mm、 6.00mm；聚酯绳索：直径为 1.00mm。 2.2 实验设备 （ 1）电子式万能试验机：型号 WDW-100，量程 100KN，精度为 0.1%； 摆锤式强力试验机：型号 YG026-500,量程 5000N，最小刻度 5.0N，用于测量绳索的断裂强力。 （ 2）直尺、游标卡尺：用于测量纤维绳索的长度和直径。 （ 3）电子秤：用于称量纤维绳索的质量。 2.
14、3 实验条件 （ 1）实验室：保持标准大气压条件（温度为 20 2，相对湿度为 65 2% ）。 注：在不能达到标准大气的试验室进行测试时，需记录当时的温、湿度。 （ 2）样品长度：长度为 500 1mm。 （ 3）实验要求：试样应随机取样。试样应取自绞线，并须保持结构状态不变。 （ 4）试样状态：干态，在标准大气的试验室内，将试样放置 24h 以上。 2.4 实验内容 （ 1）直线状态下纤维绳索的机械物理量的测量 - 4 - 不同规格的聚乙烯纤维绳索的直径和线密度的测量； 不同规格的聚乙烯纤维绳索断裂强力的测量； 聚酯绳索断裂强力的测 量。 （ 2）弯曲状态下纤维绳索断裂强力的测量 不同规格
15、的 聚乙烯绳索在不同的圆轮直径下的断裂强力的测量； 聚酯绳索在不同的圆轮直径下的断裂强力的测量 2.5 数据计算 （ 1）断裂强力： F = Fin(1) 式中： F 平均断裂强力（ N） Fi 每根试样断裂强力 (N) n 试验次数。 （ 2）标准差： S= 2()1Fi Fn (2) （ 3）变异系数 C=S/F (3) 2.6 实验方法 2.6.1 直线状态下绳索断裂强力的测量 （ 1）设定隔距长度和拉伸速度：如下图所示，将上下两个夹 钳 的距离设定为 250 5mm，再把试验机的拉伸速率为 300 10mm/min。 （ 2）夹持试样：将绳索试样在绕在两个夹 钳 的轴承上，然后用夹 钳
16、 将其夹紧。 （ 3）实验测定：开启试验机（强力拉伸仪），拉伸试样至断裂，记录断 裂强力 (单位： N)。 （ 4）数据记录：如果绳索试样在钳口处滑移，或在钳口中和钳口边缘断裂，或实验结果明显低于这一组的平均值时，则必须舍弃这个实验结果，另加实验以得到十个“正常值”。 图 2-1 直线状态下绳索强力测量示意图 Fig.2-1 The measuring method of breaking force of linear state rope 2.6.2 弯曲状态下绳索断裂强力的测量 如下图所示，在步骤（ 1）的基础上，将仪器调节至正常状态，使上下夹钳间的距离为 250mm左右，将试验机的下夹
17、钳 套上直径为 1.10mm 的圆轮，然后将绳索试样绕过圆轮，把绳索的两- 5 - 端中心部分夹持在拉伸强力仪的上夹钳中，并施加张力直到试样被拉断。然后依次把圆轮直径换为 1.98mm、 2.60mm、 3.34mm、 4.90m、 15.40mm、 50.40mm，并记录好相关实验数据。 图 2-2 弯曲状态下绳索强力测量示意图 Fig.2-2 The measuring method of breaking force of bending state rope 3.结果 纤维 绳索为细长圆柱体， 在使用中会受到拉伸、弯曲、压缩、摩擦 和扭转作用，产生不同的变形。 绳索是由纤维材料构成的一
18、种柔性体，它所承受的外力以拉伸为主，绳索的断裂强力是反映绳索品质和选用时的一个重要技术指标，因此必须精确地测量绳索的断裂强力。 3.1 直线状态下纤维绳索断裂强力的测量 绳索的粗细程度叫称为粗度（或细度），在绳索技术性能规格表格中，绳索粗度是一项重要的技术指标。对于绳索而言，表示粗度最适合的指标是线密度，即纤维 1000 m 的质量克数，其单位为 tex，本次实验所用到的纤维绳索的技术指标如表 3-1 所示。 表 3-1 不同规格的纤维绳索的直径和线密度 Tab. 3-1 The diameters and linear densities of different size of fiber
19、 rope 种类 规格 公测直径 (mm) 实测直径 (mm) 线密度 (Rtex) PE 36tex 4 3 1.00 0.94 464 36tex 6 3 1.30 1.32 703 36tex 15 3 2.20 2.30 1031 36tex 20 3 2.50 2.50 2420 36tex 20 3 2.85 2.86 3043 36tex 40 3 3.65 3.64 4931 36tex 75 3 6.00 5.98 18200 PES 28tex 33 1.00 1.02 980 在标准大气压条件下（温度为 20 2，相对湿度为 65 2%），分别取直径为 1.00mm、1.
20、30mm、 2.20mm、 2.50mm、 3.65mm、 6.00mm 的聚乙烯纤维绳索干态试样，按照 2.6.1 的实验步骤，在等速伸长强力试验机上作拉伸试验，测得断裂时的最大负荷值。用牛顿（ N）表示。- 6 - 取有效测定 10 次的算术平均值。测量结果如表 3-2 所示。 表 3-2 直线状态下聚乙烯绳索的断裂强力 Tab.3-2 The breaking force of Polyethylene linear rope 直径 (mm) 1.00 1.30 2.20 2.50 2.85 3.65 6.00 1 220 290 680 830 1105 1740 37630 2 21
21、5 294 684 826 1106 1738 37622 3 224 290 678 830 1108 1736 37625 4 214 296 682 828 1100 1730 37620 5 226 288 684 824 1106 1740 37635 6 220 294 682 820 1103 1735 37620 7 208 292 682 826 1098 1738 37638 8 219 290 686 828 1102 1732 37615 9 216 296 684 820 1112 1728 37620 10 220 292 682 826 1100 1735 376
22、28 平均 218.2 292.2 682.4 825.8 1104.0 1735.2 37625.7 表 3-3 直线状态下聚酯绳索的断裂强力 Tab.3-3 The breaking force of1.00mm polyethylene linear rope PES 1 2 3 4 5 平均 断裂强力 (N) 252 250 254 248 252 251.2 3.2 弯曲状态下纤维绳索断裂强力的测量 3.2.1 弯曲状态下聚乙烯绳索断裂强力的测量 在标准大气压条件（温度为 20 2，相对湿度为 65 2%），按照 2.6.2 的实验方法，分别测量出不同直径的聚乙烯绳索在不同的圆轮直径
23、下的 断裂强力，实验结果如表 3-3 至 3-9 所示，并将结果绘制出相应的曲线图。 表 3-4 直径为 1.00mm 时的聚乙烯绳索的断裂强力 Tab.3-4 The breaking force of 1.00mm polyethylene rope 断 裂 强 力 （ N） 轮径 (mm) 1.10 1.98 2.60 3.34 4.90 15.40 1 330 352 367 382 388 436 2 334 353 365 380 390 438 3 332 352 364 378 390 434 4 331 356 362 378 392 435 5 335 354 368 38
24、2 394 432 6 330 354 370 380 386 434 7 334 357 368 382 392 430 8 332 355 362 378 388 438 9 328 353 364 386 392 436 10 334 352 362 376 390 436 平均 332 353.9 365.2 380.2 390.2 434.9 - 7 - y = 39.395Ln(x) + 328.04R2= 0.99490501001502002503003504004505000.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.
25、00轮径(mm )断裂强力(N)图 3-1 直径为 1.00mm 的聚乙烯绳索的断裂强力与圆轮直径的关系曲线 Fig.3-1 The relational curve between the breaking force of 1.00mm polyethylene rope and diameter of the circle 表 3-5 直径为 1.30mm 的聚乙烯绳索的断裂强力 Tab.3-5 The breaking force of 1.30mm polyethylene rope 断 裂 强 力 （ N） 轮径 (mm) 1.10 1.98 2.60 3.34 4.90 15.4
26、0 1 440 486 495 508 522 580 2 450 482 493 504 518 576 3 452 478 492 505 518 578 4 444 486 496 502 520 576 5 448 479 492 506 518 574 6 452 480 493 507 520 578 7 446 482 498 504 516 576 8 448 486 492 509 524 582 9 442 482 496 500 522 582 10 446 484 498 504 524 580 平均 446.8 482.5 494.5 504.9 520.2 578.
27、2 - 8 - y = 48.551Ln(x) + 445.74R2= 0.99590.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.00.00 5.00 10.00 15.00 20.00轮径( m m )断裂强力(N)图 3-2 直径为 1.30mm 的聚乙烯绳索的断裂强力与圆轮直径的关系曲线 Fig.3-2 The relational curve between the breaking force of 1.30mm polyethylene rope and diameter of the circle 表 3-6 直径为 2.20mm 的聚乙烯绳索的断裂强
28、力 Tab.3-6 The breaking force of 2.20mm polyethylene rope 断 裂 强 力 （ N） 轮径 (mm) 2.60 3.34 4.90 15.40 50.4 1 1325 1330 1334 1346 1356 2 1324 1328 1330 1346 1358 3 1320 1328 1333 1340 1358 4 1326 1324 1332 1348 1360 5 1322 1326 1336 1350 1354 6 1323 1328 1332 1345 1358 7 1328 1332 1330 1344 1356 8 1320 1326 1328 1342 1354 9 1324 1328 1335 1348 1360 10 1320 1326 1330 1340 1362 平均 1323.2 1327.6 1332.0 1344.9 1357.6
