Drapéria térelem tervezése

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar

Drapéria térelem tervezése

BSc szakdolgozat

Készítette:

Kovács Alexandra Csilla

Konzulensek:

Dr. Horák Péter egyetemi docens Dr. Halász Marianna egyetemi docens

2013


Kovács Alexandra Csilla - A feladatkiírás eredeti, aláírt példánya –

2


Drapéria térelem tervezése - Ellenőrző és értékelő lap -

3



TARTALOMJEGYZÉK Tartalomjegyzék .................................................................................................................. 4 Bevezetés ............................................................................................................................... 5 Ütemtervezés ........................................................................................................................ 6 1. Irodalomkutatás és információgyűjtés ....................................................................... 8 1.1 A szövet alapvető tulajdonságai ................................................................................... 8 1.2 Szövetek vizsgálata .................................................................................................... 10 1.2.1 Alapvető geometriai jellemzők mérése ........................................................... 10 1.2.2 Kelmék esésének vizsgálata ............................................................................ 12 1.2.3 A kelmék lehajlásának vizsgálata................................................................... 14 1.2.4 Kelmék sávszakító vizsgálata ......................................................................... 17 1.2.5 Kelmék nyíró vizsgálata ................................................................................. 19 1.3 Anyagok modellezésének lehetőségei........................................................................ 21 1.3.1 Szálas szerkezetek szálköteg-cella modellje ................................................... 21 1.3.2 Véges elemes módszer .................................................................................... 26 1.3.3 Többtömegű lengőrendszeren alapuló modell ............................................... 28 1.4 Terméklehetőségek – Textil anyagok felhasználása .................................................. 29 1.5 Termékkörnyezet – Közösségi terek és a textília....................................................... 33 1.6 Célok megfogalmazása .............................................................................................. 35 2. Drapéria textíliák vizsgálata...................................................................................... 36 2.1 A vizsgált anyagok ..................................................................................................... 36 2.2 A mérések menete és célja ......................................................................................... 37 2.3 A szálköteg-cella modellezés ..................................................................................... 40 2.3.1 Mérési eredmények ......................................................................................... 40 2.3.2 A mérések kiértékelése ................................................................................... 42 2.4 Többtömegű lengőrendszeren alapuló modellezés .................................................... 45 2.4.1 Mérési eredmények ......................................................................................... 45 2.4.2 A szimuláció ................................................................................................... 48 2.4.3 A redőződés mérés eredményei ...................................................................... 49 3. Tervezés ....................................................................................................................... 51 3.1 Terméklehetőségek felkutatása .................................................................................. 51 3.2 Termékkoncepciók, formaötletek kidolgozása és értékelése ..................................... 52 3.3 Követelményjegyzék .................................................................................................. 59 3.4 Termékjavaslat kidolgozása ....................................................................................... 61 3.4.1 Részletek kidolgozása ..................................................................................... 62 3.4.2 Látványterv ..................................................................................................... 67 3.4.3 Műszaki dokumentáció ................................................................................... 69 4. Összefoglalás és további célkitűzések ....................................................................... 70 Summary ............................................................................................................................ 72 Köszönetnyilvánítás ........................................................................................................... 74 Irodalomjegyzék ................................................................................................................ 75

4



BEVEZETÉS Annak ellenére, hogy a textíliák nem csak esztétikailag, de funkcionálisan is az ember közvetlen környezetéhez tartoznak, a bennük rejlő lehetőségek nincsenek teljes mértékben kiaknázva. A hétköznapi ruházati textíliákon kívül számos lakberendezésben használt funkciójuk mellett műszaki jellegű feladatot is elláthatnak. Jelen dolgozatban a háztartási textíliák közösségi terekben való alkalmazhatóságát vizsgálom részletesen. A dolgozat két fő részre tagolható. Az első részben különféle textíliák mechanikai vizsgálatát és értékelését, illetve a modellezési lehetőségeinek feltárását tűztem ki célul. Ehhez alapul szolgált egy korábbi TDK dolgozatom témája, melyben egy poliészter (PES) fonalvizsgálatával és a fonalak tönkremenetelét leíró Peirce-modellel foglalkoztam. Ennek folytatásaként most az ebből a fonalból készült különböző szövéstípusú szövetek tulajdonságainak

feltárására

törekszem.

Ennek

feltérképezésére

2D

húzó-

és

nyíróvizsgálatokat, hajlítóvizsgálatot, valamint 3D redőződésmérést fogok végezni. A munka kapcsolódik a BME Polimertechnika Tanszék és az ESITH Research and Development Laboratory közös kutatási témájához, amelynek célja egy hajlékony kompozit lap építőelemeinek szerkezeti és szilárdsági tulajdonságainak megismerése, és ezen adatok ismeretében a teljes kompozit szerkezet modellezése. A szövetek számítógépes modellezése különösen összetett feladat, és az alkalmazott módszerek még jelenleg is intenzív fejlesztés alatt állnak. A szövetek modellezésére alkalmas módszerek közül két módszert mutatok be részletesebben, illetve vizsgálom, hogy segítségükkel mennyire hatékonyan írható le az általam vizsgált anyagok mechanikai viselkedése. A különböző programok különböző szempontok szerint modellezik a szöveteket. A szövetek szerkezeti- és mechanikai tulajdonságainak ismeretében például lehetőség nyílik a szövetek tönkremenetelének modellezésére, illetve a szövet redőződésének számítógépes szimulálására, melynek köszönhetően a drapériákból történő terméktervezés lehetővé válik. A második részben egy drapéria térelem tervezésének folyamatát mutatom be a korábban szerzett ismereteim figyelembevételével. Fő célom, hogy a szövetek szerkezeti és mechanikai tulajdonságait minél jobban bemutató termékjavaslatot hozzak létre. A különböző terméklehetőségek vizsgálatát követően egy olyan termékmegtervezését valósítom meg, mely hangsúlyozza a szövet mindennapi jó felhasználhatóságát, valamint amelyen bemutatható a textíliák redőződése, melyet korábban szimuláltunk.

5



ÜTEMTERVEZÉS

6


7




1. IRODALOMKUTATÁS ÉS INFORMÁCIÓGYŰJTÉS Ebben a fejezetben a síkbeli szőtt szerkezetek alapvető tulajdonságait, a mechanikai vizsgálatukhoz szükséges szabványokat, valamint a vizsgálatokhoz szükséges eszközöket mutatom be. Kitérek a szövetek modellezési lehetőségeire, valamint vizsgálom, hol és milyen formában fordulnak elő drapéria térelemek a környezetünkben.

1.1

A szövet alapvető tulajdonságai

A textíliák csoportján belül a szövetek vizsgálatával foglalkoztam a dolgozatomban. A továbbiakban ezen anyagok tulajdonságait részletezem. Általános szerkezeti jellemzők A

textíliák

ún.

szálasanyagokból

textiltechnológiai

eljárásokkal

előállított

szerkezetetek. Készülhetnek fonással vagy kelmegyártási műveletekkel, melyek közé tartozik a szövedék-képzés, szövés, kötés, fonatolás, illetve ezek kombinációi. A textíliákat nem csak a háztartásokban használják fel, sok más iparág nyersanyagaként, vagy szerkezeti elemeként is szolgál. A klasszikus ruházati és lakástextíliák mellett egyre nagyobb jelentőséget nyernek a műszaki textíliák különböző fajtái is, mint például az ipari, geo-, agro- és ökotextíliák, valamint a kompozitok erősítőanyagai. A textilipari nyersanyagok és termékek sajátos geometriai jellegzetességekkel rendelkeznek, mely a szálas-rostos felépítés következménye, éppen ezért szükséges egyes mechanikai, szilárdsági jellemzőik mérése, modellezése. A textíliák építőelemei és típusai A textilipari termékek rendszerét, egymásra épülését szemléletesen a textiltermékek szerkezeti gráfjával jellemezhetjük (1. ábra). Látható, hogy a textilszálak polimerekből épülnek fel, majd ezekből az előállítási fajtától függően vagy közvetlenül kelmét gyártanak vagy fonalat, ill. cérnát készítenek, amely később szintén a kelmék alapanyagául szolgálhat. Tehát a textíliák több szinten, hierarchikusan szervezett szerkezetek.

8



Kelme

Szerkezet - gyártástechnológia Fonal- vagy szemsûrûségek Területi sûrûség Vastagság (szabad térfogat) Felületi mintázat (nyomott) Mechanikai jellemzõk

Fonal Cérna

Szerkezet - fonástechnológia Lineáris sûrûség, ágszám Sodratszám (ág- és cérna) Terjedelmesség (szabad térfogat) Szõrösség Mechanikai jellemzõk

Szál

Keresztmetszet Térbeli alak, hullámosság Hosszjellemzõk Felületi jellemzõk Lineáris sûrûség Mechanikai jellemzõk

Kémiai és molekuláris szerkezet Polimer morfológia

Polimer

- Kristályosság - Kristályos részecske nagyság - Kristályos és amorf orientáció

Sûrûség Hõtechnikai jellemzõk Mechanikai jellemzõk

1. ábra Textiltermékek szerkezeti gráfja [1]

Az 1. ábra felsorolja továbbá az egyes szerkezeti szinteken található struktúrák legfontosabb geometriai és fizikai jellemzőit is [1]. Szövetek szerkezeti jellemzői A szövetek fonalrendszerekből (lánc- és vetülékfonalakból) álló, lapszerű testek, amelyekben a lánc és vetülékfonalak egymásra merőlegesek és a legtöbbször szabályosan keresztezik egymást. A lánc a szövet hosszirányában haladó fonalrendszer, míg a vetülék a láncfonalra merőleges, általában a szövet egyik szegélyétől a másikig haladó fonalrendszer. A lánc- és vetülékfonal-rendszer kereszteződési szabályát a kötés fogalmával jellemezhetjük. A kötés a szövet szerkezetének fontos meghatározója, mivel befolyásolja mind a szövet tartósságát, mind a külsejét [2]. A szöveteknél szín- és fonákoldalt különböztetünk meg. A szövet színoldala a tetszetősebb és/vagy a gyakorlati célnak legjobban megfelelő oldala. A szövet egy- és kétszínoldalas is lehet. A fonákoldal a színoldallal ellentétes oldal [1].

9

Drapéria térelem tervezése A

szövetek

műszaki

Kovács Alexandra Csilla rajza

a

kötésrajz,

amely leírja

a

fonalrendszerek

kereszteződésének módját és ezt egy négyzethálós egyszerűsített ábrában jeleníti meg. E mellett általában a szövőgép-beállítás adatait is tartalmazza (2. ábra) [1] [2].

2. ábra A szövet műszaki rajza (L-láncfonalak, Ny-nyüstök, B-borda, V-vetülékfonal, Sz-szövet, W-keresztezési hely, K-kártyarajz) [1]

A szövet legalapvetőbb műszaki adatai a lánc-, illetve vetüléksűrűség, azaz a 100 mm-re eső fonalak száma, valamint a kötésszerkezet [1].

1.2

Szövetek vizsgálata

A drapéria textíliák vizsgálata során 2D-s húzó-, nyíró-, és hajlítóvizsgálatokat, valamint 3D-s redőződésmérés vizsgálatot végeztem. A következőkben a szakirodalomban található ezen vizsgálatokra vonatkozó szabványokat, módszereket és a módszerekhez használt gépek működési elvét fogom bemutatni. Általános szabály, hogy a mintát vizsgálat előtt legalább 24 óráig szabványos légtérben kell pihentetni és a vizsgálatot is szabványos légterű helyiségben kell elvégezni [2]. 1.2.1

Alapvető geometriai jellemzők mérése

A területi sűrűség meghatározása A területi sűrűség tömegméréssel határozható meg. A szövetből szálirányban egy 100x100 mm nagyságú mintát vágunk ki, és megmérjük. A kapott értéket 100-zal megszorozva megkapjuk a kelme területi sűrűségét, melynek mértékegysége g/m2 [3].

10


Drapéria térelem tervezése 𝑔

𝑀𝑘 = 𝑔 ∙ 100 �𝑚2 �

(1)

Lánc- és vetülékirány meghatározása

Ahhoz, hogy meg tudjuk állapítani a kötésmintát, a fonalsűrűséget vagy akár a fonalak lineáris sűrűségét, szükség van a fonalrendszerek irányának meghatározására. Amennyiben nem áll rendelkezésre a szövetünk eredeti szegélye, akkor megfeszítjük a szövetdarabot az egyik-másik fonaltengely irányába. Amelyik irányban nagyobb nyúlású a fonal, az lesz a vetülékirány a legtöbb esetben. Kivételt képez ez alól, ha a láncsűrűség lényegesen nagyobb a vetüléksűrűségnél, valamint ha ún. harántripsz kötésű szövetet vizsgálunk [3]. Szín- és fonákoldal meghatározása A szöveteknek szín- és fonákoldalát különböztetjük meg. A szövet színoldala a tetszetősebb oldal, ahol kötés, anyag, szín, kikészítés jobban érvényesül [3]. Fonalsűrűségek meghatározása A fonalsűrűség a lánc- és vetülékfonalak 100 mm-re eső darabszámát fejezi ki. Megállapítását fonalszámlálással végzik. A mintára mm osztású mérőlécet fektetünk, ügyelve arra, hogy a számlálandó fonalakra merőleges legyen, majd megszámláljuk a kijelölt szakaszra jutó fonalak darabszámát [3]. Vastagság megállapítása A szövet vastagsága a szövet szín- és fonákoldalát meghatározott nyomással érintő, két síklap közepes távolsága [3]. A vizsgálat elve: A kisimított mintát két egymással párhuzamos, vízszintes tárcsa közé helyezzük, majd szabványos (2cN/cm2) fajlagos terheléssel összenyomjuk őket, ügyelve arra, hogy a mintadarab lehajlását elkerüljük. Leolvassuk a mérőszerkezet kijelzőjéről a tárcsák közti távolságot, ezzel megkapjuk a minta vastagságát. A mérést 3 különböző helyen kell elvégezni [3]. Jelölése: ax [mm] Az x index a mérésnél alkalmazott fajlagos terhelés értéke [cN/cm2]. A vizsgálathoz használt készülék: Vastagságmérő készülék, FC-01

11

Drapéria térelem tervezése 1.2.2


Kelmék esésének vizsgálata

A vizsgálat célja a viszonylag nagy, szabadon elhelyezkedő kelmefelület lehajlásának mérése. A kelme esési, merevségi tulajdonságára jellemző a lehajlott kelmegyűrű síkvetülete területének és a síkba terített kelmegyűrű területének aránya, mely (3. ábra) [3]. A vizsgálat menete: A kör alakú mintatartó lapra (1) helyezzük a kelmemintát (2) mely a saját tömege alatt lehajlik. A fényforrás (3) és a homorú tükör (5) segítségével a felső üveglapra (4) helyezett, a kelmegyűrűvel megegyező méretű papírgyűrűre rávetítjük a lehajló, redőződő próbadarab árnyékát. Régebbi módszer szerint a területek meghatározhatók az eredeti papírgyűrű és az árnyékterületnek megfelelő papírgyűrű tömegének lemérésével, de a területmeghatározás ma már általában képfeldolgozással történik.

3. ábra A redőződési tényező meghatározása [3]

Az esési tényező:

D=

M2 ⋅ 100 [%] M1

(2)

Ahol: M1 [m2] – az eredeti körgyűrű területe, M2 [m2] – az árnyékkal határolt gyűrű területe. Minél nagyobb az esési tényező értéke, annál merevebb a kelme. A méréshez használt berendezés: Sylvie 3D DrapeTester Tamás Péter, Jelka Gersak és Halász Marianna „Sylvie 3D DrapeTester – New System for Measuring Fabric Drape” című cikkükben [22] számoltak be az általuk kifejlesztett új mérési módszerről és mérőberendezésről. A 300 mm átmérőjű szövetet egy

12



180 mm átmérőjű kerek mérőasztalra helyezve 3D szkenner rögzíti a redőződő kelme háromdimenziós alakját. A berendezés elemzi a redőződött mintát, és számolja az esési tényezőjét. A berendezés elvi felépítése a 4. ábrán látható.

a) A berendezés elvi felépítése [5]

b) A berendezés fényképe

4. ábra 3D Sylvie Drape Tester

A mintatartó asztal kiinduló pontja az asztallal egy síkban van. Ekkor kerül fel rá a minta, melyet középen egy tű segítségével rögzítenek. Az asztalt a berendezés motorja emeli fel állandó sebességgel, ezzel kizárva az emberi tényezőket a minta redői azonos dinamikai körülmények között alakulnak ki. Az optikai szkennelés sötétkamrában történik. A berendezés 4 lézersugár-vonallal világítja meg a kelmét, melyek képét 4 db kamera rögzíti. A mérőeszköz-mozgató keret segítségével ezt a műveletet egyre csökkenő magasságokban végzi el a gép. Összesen 4x50 db kép készül. A szoftver a 4 irányból egyszerre készült képeket összesimítja, és elkészíti a redőzött kelme 3D-s modelljét (5.ábra) [5].

a.) Egy metszet 4 képe

13

b.) a rekonstruált metszet c.) a rekonstruált geometria 5. ábra A kelme redőződésének mérése [22]



A kelmék lehajlásának vizsgálata

A vizsgálat célja általában a hajlítási merevség vagy a hajlékonyság megállapítása, azonban nekünk a Young-modulus meghatározására is szükségünk lesz a modellezéshez. A hajlítási vizsgálat leggyakrabban alkalmazott módszerének elvét szemlélteti a 6. ábra. Az ábra mutatja a saját súlya alatt lehajlott szövet elhelyezkedését és a használt jelöléseket.

6. ábra A Peirce-féle flexometer alapelve [4]

A lehajlott szövetsáv görbülete függ a hajlító nyomatéktól és a szövet hajlítómodulusától. A Hook-törvény alapján elmondható, hogy összefüggés van a deformáció és a feszültség között. 𝐸𝐼 = 𝑀𝐵 𝜌

(3)

ahol E a Young modulus, mely anyagspecifikus jellemző, I a terhelt keresztmetszetben fellépő másodrendű nyomaték, MB a hajlító nyomaték, valamint ρ a görbület sugara. Az E·I kifejezés nem más, mint a hajlítómerevség. Ha textíliákat mérünk, gyakran az egységnyi szélességre eső hajlítómerevséggel számolunk. 𝐹𝐵 =

𝐸𝐼 𝑏

=

𝑀𝐵 𝜌 𝑏

(4)

ahol FB az egységnyi szélességre vonatkoztatott hajlítómerevség [Nm], b a kelmesáv szélessége [m]. Jelöljük az S arányszámmal az FB hajlítómerevség és az m [g/m2] területi sűrűség hányadosát.

14


Drapéria térelem tervezése 𝑆=

𝐹𝐵

(5)

𝑚

Ezen az alapelven elindulva Peirce levezette az ún. súlyegységre eső hajlítás egyenletét (6). 𝜌

cos

𝑆 = 𝑙 3 8∙tan2𝜌

(6)

ahol l a lehajlott szövet hossza. Amennyiben egy olyan ρ szöget keresünk, melyre 𝜌

teljesül, hogy cos 2 = tan 𝜌, akkor a fenti (3) egyenlet leegyszerűsödik. Ez jó közelítéssel 43°-nál valósul meg.

𝑆=

𝑙3

(7)

8

Ha a vizsgálat során a saját súlya alatt lehajló, l hosszúságú szövetsáv széle eléri a ρ=43°-ot, akkor a c hajlító hosszt (8) a következőképp definiáljuk: 𝑙

𝑐=2

[mm]

(8)

A c hajlító hossz egy kvantitatív érték, mellyel jól jellemezhető a mintasáv két dimenziós redőződési képessége. FB hajlítómerevség megmutatja, hogy a saját súlya alatt lehajló szövet sáv végén, külső erő alkalmazása nélkül mekkora nyomaték ébred [4].

𝑔

𝐹𝐵 = 𝑚𝑐 3

(9)

ahol m a területi sűrűség [𝑚2 ], c a hajlító hossz [cm].

Eltekintve a hajlítómerevség és a hajlító hossz paraméterektől Peirce egy ún. hajlító modulust definiált [Nm·cm-3], melyet a 10. egyenlet mutat. 𝑞=

12𝐹𝐵 ℎ3

(10)

ahol FB a hajlítómerevség [µN·m], h pedig a szövet vastagsága [µm]. Ha ezt az összefüggést összevetjük a 4-es egyenlettel, majd a 3-as kifejezéssel, a következőket kapjuk. 𝐼=

15

𝑏∙ℎ3 12

(11)



𝐸=

𝑀𝐵 ∙𝜌 𝐼

=

12𝑀𝐵 ∙𝜌 𝑏∙ℎ3

=

12𝐹𝐵 ℎ3

(12)

Így megkapjuk az anyag modellezéséhez szükséges Young-modulust [4]. A mérés menete: A szövetsávot hosszirányban vízszintes felületen tolják előre, hogy a vége túlérjen a felület szélén. Amikor a szövetsáv saját súlya alatt olyan mértékben lehajlik, hogy a végét és a vízszintes felület szélét összekötő egyenes a vízszintessel 43°-os szöget zár be (ρ szög, 6. ábra), leolvassák a lehajló szövetsáv hosszát, ami az előretolás hosszával azonos. Ennek fele a próbadarab hajlító hossza. A hajlítási merevség ebből, a kelme területi sűrűségének ismeretében kiszámítható [2]. Mintavétel és minta-előkészítés: A laboratóriumi mintából lánc- és vetülékirányban (hossz- és keresztirányban) 4… 4 próbasávot vesznek ki úgy, hogy az azonos irányú próbasávok ne legyenek egymás folytatásai, és ne tartalmazzák a kelme szegélyét [2]. A vizsgálat körülményei: A próbasávokat szabványos légtérben fektetik ki. Minden próbasávon négy leolvasást kell végezni: mindkét oldallal felfelé és mindkét végével előre. A hajlítási merevség átlagértékét 3 számjegy pontossággal adják meg [2]. A méréshez használt berendezés: FLEXOMETER, FF-20 (7. ábra)

7. ábra Flexometer felépítése és fotója [3]

A készülék főbb részei: Egy függőleges helyzetű, gyűrű alakú szögmérő (1) és az ebben forgathatóan elhelyezett átlátszó lap (2); a szögmérő mögötti, annak középpontjáig nyúló vízszintes asztallap (3); az asztallap mögött elhelyezett, a szögmérővel párhuzamos tükör (4); az asztallapra helyezett próbasáv előretolására és szabad hosszának mérésére

16



szolgáló mérce (5); terhelő berendezés (6), amellyel a mérce alatti próbasáv rögzítése biztosítható [3]. Az átlátszó lapon egyetlen átmérővonal van jelölve, amely vízszintes helyzetben egybeesik az asztal síkjával, illetve a szögmérő 0˚ és 180˚-os osztásvonalával [3]. A mintavétel és előkészítése: A mintákat gyűrődésmentes alapanyagból kell kivágni. Legyen 20 mm széles és 200 mm hosszú, 3-3 darab lánc- és vetülékirányú próbadarabunk, melyeket úgy vágunk ki, hogy az igénybevett részük mindig más lánc- és vetülékcsoportot tartalmazzon [3]. 1.2.4

Kelmék sávszakító vizsgálata

Alkalmazási terület: Szövetek és nemszőtt kelmék szakítóerejének, szakadási nyúlásának, szakítómunkájának és fajlagos szilárdsági jellemzőinek meghatározása [2]. Fogalmak Sávszakítóhossz,

: a próbasáv finomsági számára vonatkoztatott szakítóerő,

mértékegysége: cN/tex Teherviselő fonalak szakítóhossza,

: a teherviselő fonalak finomsági

számára vonatkoztatott szakítóerő; mértékegysége: cN/tex Sávszakítószilárdság,

: a próbasáv keresztmetszeti területére vonatkoztatott

szakítóerő; mértékegysége: N/mm2 A terherviselő fonalak szakítószilárdsága,

: a teherviselő fonalak

keresztmetszeti területére vonatkoztatott szakítóerő; mértékegysége: N/mm2 A módszer lényege: Az előterhelt sávot két befogófejben rögzítik, és a befogófejek közötti távolságot vagy a próbadarab terhelését folyamatosan növelik annak elszakadásáig. A vizsgálat során regisztrálják az erő-hosszváltozás görbét, vagy ennek hiányában a szakítóerőt és az ahhoz tartozó maximális hosszváltozást [2]. A méréshez használt berendezés: Zwick Z005 univerzális szakítógép A vizsgálatokat egy Zwick Z005 típusú akkreditált mérésre alkalmas szakítógépen végeztem a Polimertechnika Tanszék laboratóriumában (8. ábra).

17



8. ábra Zwick Z005 szakítógép [15]

Mintavétel és minta-előkészítés: A laboratóriumi minta minden darabjából 3 lánc- és 3 vetülékirányú próbasávot és 1 vagy 2 pót-próbasávot vesznek ki. A próbasávokat úgy kell kijelölni, hogy az egyik ne képezze a másik folytatását. A láncirányú próbasáv a szegélytől legalább 3 cm-re kezdődjék [2]. Értékelés: A sávszakítóhossz: 𝐹

𝑐𝑁

𝑅𝑘 = 102 𝑚𝑚𝑎𝑥𝑏 �𝑡𝑒𝑥� 𝑁

(13)

ahol Fmax a sávszakítóerő, N; mN a kelme területi sűrűsége, g/m2; b a próbasáv szélessége, mm. A teherviselő láncfonalak szakítóhossza: 𝐹

ahol Fmax,

𝑐𝑁

𝑅𝑙 = 104 𝑚𝑚𝑎𝑥,𝑙 � � 𝑏𝑇𝑡 𝑡𝑒𝑥

l

𝑙

𝑙

(14)

a láncirányú szakítóerő, N; sl a lánc fonalsűrűség, 1/10 cm; Ttl a

láncfonalak finomsági száma, tex.

18



A sávszakítószilárdság: 𝜎𝑘 =

𝐹𝑚𝑎𝑥 𝑏𝑎𝑥

ahol ax a kelme vastagsága, mm.

𝑁

�𝑚𝑚2 �

(15)

A teherviselő láncfonalak szakítószilárdsága: 𝑁

𝜎𝑙 = 10𝑅𝑙 𝜌𝑁 �𝑚𝑚2 �

(16)

ahol ρN a szálasanyag sűrűsége, g/cm3

Az egyes minőségjellemzők átlagértékeit 3 számjegy pontossággal adják meg [2]. A sávszakítóvizsgálat mellett, ciklikus húzóvizsgálat is készíthető hasonló körülmények között. A 9. ábra szemlélteti a számítógép által felrajzolt görbét. A hiszterézis területének nagysága a szövet fonalainak súrlódási ellenállásával függ össze.

Erő [N]

Húzás 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

12

Elmozdulás [mm] 9. ábra Ciklikus húzóvizsgálat erő - elmozdulás görbéje

1.2.5

Kelmék nyíró vizsgálata

A vizsgálat menete igen hasonló a húzó/sávszakító vizsgálathoz. A laboratóriumi mintákat ugyanúgy rögzítjük a 10. ábrán látható módon. Majd rugók segítségével előfeszítő erőt adunk rá. A szakítógép indítását követően a középső befogó a szövetet 8°-os deformációig húzza, majd visszaengedi az kezdeti állapotba. Több ciklust rögzíthetünk.

19



10. ábra Nyíróberendezés elvi vázlata és fényképe

A vizsgálat célja, hogy megállapítsuk, hogy mekkora erő szükséges a szövet nyíró alakváltozásához. A szakítógéphez csatlakoztatott számítógép felrajzolja minden ciklus jellegzetes nyíróerő-nyírási szög hiszterézisét, melyet a 11. ábra szemléltet. A hiszterézis terület a fonalak súrlódási ellenállásának mértékével áll szoros összefüggésben.

Erő [N]

Nyírás 16 14 12 10 8 6 4 2 0

0,00 0

0,05 2

0,10 4

0,15 6

0,20 8

Nyírószög [°] 11. ábra Nyíróerő-nyírószög diagram

A méréshez használt berendezés: Zwick Z005 univerzális szakítógép speciális nyíróbefogóval (8, 10. ábra)

20


1.3


Anyagok modellezésének lehetőségei

Az anyagviselkedés szimulációja egy viszonylag új kutatási terület. Ahhoz, hogy egy textilterméket

számítógéppel

tervezni

tudjunk,

szükség

van

az

anyagmodellek

létrehozására. A számítógépes tervezés ma már fontos szerepet játszik, mivel fontos a tervek valósághű számítógépes megjelenítése, valamint az igénybevételek elemzése. 1.3.1

Szálas szerkezetek szálköteg-cella modellje

Vas László Mihály kutatási tanulmányában [6] a textilek olyan szerkezetimechanikai modelljeit tárgyalja, melyek amellett hogy képesek a szokásos igénybevételek mellett fellépő jelentős deformációk kezelésére, figyelembe veszik, hogy a textíliák nem kontinuum jellegűek, hanem részben rendezett szál- és rostszerű elemekből épülnek fel. Mikroszkopikus szemléletben ezek a szálak, ill. rostok szálkötegeket, szálcellákat alkotnak. Makroszkopikus megközelítésben diszkrét, lineáris mechanikai elemek koncentrált paraméterű hálózatával modellezhetők. A két megközelítés egyesítésével olyan párhuzamosan és sorosan kapcsolt elemek hálózati modellje hozható létre, ahol az elemek tipizált és idealizált, strukturált, statisztikus szerkezetű szálköteg-cellákat alkotnak. Az FBC modellezési folyamat Egy szövetnek mind a lánc, mind a vetülékfonalai fonalkötegeket alkotnak, a kereszteződő fonalakat pedig egy-egy szálkötegnek tekinthetjük. A szálköteg-cella modell segítségével elemezhető egy adott szövet szakítási tulajdonságai, illetve lehetőség nyílik azok modellezésére. A szál- és fonalkötegek a rostos szerkezet köztes elemeinek tekinthetők. Segítségükkel statisztikai jellemzés adható a szerkezet szilárdságát, a mérethatását, a tönkremeneteli folyamatát, a meghibásodását, illetve a szakadását illetően [16-20]. Az FBC (Fiber-Bundle-Cells), azaz a szálköteg-cella modellezés ún. idealizált szálkötegeken alkalmazható, melyek a szerkezet építőelemeit adják. Ezt a modellezési módszert korábban a FiberSpace nevű programban valósították meg [19-20]. Az idealizált statisztikai szálkötegeket úgy alakítjuk ki, hogy a szálcsoportok azonos geometriai (alak, diszpozíció), ill. mechanikai (megnyúlás mértéke, befogási mód) tulajdonságokkal rendelkezzenek, ezek a szálköteg-cellák. Ezeknek a szálköteg-celláknak

21



tökéletesen rugalmas, általában lineárisan elasztikusnak kell lenniük, és a szakadási megnyúlásuk véletlenszerű. Négy alapvető modellel írhatjuk le a fonalak elhelyezkedését és állapotát. Mint ahogy a 12. ábrán is látható az E-kötegekben a szálak ideálisan mindkét végükön befogottak, egymással párhuzamosak, valamint a szálak húzóerő-nyúlás karakterisztikája lineáris. Az EH-kötegben, bár a szálak szintén mindkét végükön rögzítettek, de nem tökéletesen egyformán, párhuzamosan helyezkednek el. Vannak köztük lazább szálak, így a terhelés hatására a szálak és a köteg nyúlásának mértéke nem egyezik meg. Az ESkötegben a szálak nem rögzítettek mindkét végükön, ezért fellép a kicsúszás jelensége, így nem biztos, hogy minden szál elszakad a terhelés hatására. Az ET-köteg pedig azt veszi figyelembe, hogy a szálak ferdén is elhelyezkedhetnek, keresztezhetik egymást [19-20].

12. ábra Az FBC cellák szerkezeti vázlata és az egyes szálak és a köteg nyúlása közötti kapcsolat [19]

Abban az esetben, ha állandó sebességgel elkezdjük nyújtani a mintát, a húzóerő – a köteg deformációjának függvényében – egy sztochasztikus folyamatot valósít meg. A köteg (u) és a szálak (ε) nyúlása közötti kapcsolat ismeretében, az FBC modell húzóerejének várható értéke (E(F)= F ) az egyes szálak várható húzóerejének összege. Elosztjuk a várható értéket a szálak átlagos szakítóerejével, akkor a kötegek húzóereje a következőképp számítható (17):

0 < FH ( z ) = F ( z ) / nFS ≤ 1 ,

z = u /εS

(17)

ahol n a szálak száma, FS a szálak átlagos szakítóereje, és ε S a szálak átlagos megnyúlása, illetve z a normalizált köteg.

22



Az FBC modellezés segítségével tehát létrehozható egy olyan megfelelő paraméterekkel rendelkező kötegmodell, mely jó egyezéssel leírja az adott szálstruktúra átlagos szakítófolyamatát [19-20]. Paraméter transzformáció Szövet esetében a fonalak játsszák a szálak szerepét. Ezáltal a bármely irányban kivágott minták kapcsolódó lánc- és vetülékirányú szálakat tartalmaznak, melyek szálkötegeket,

a

kereszteződésük

pontjában

pedig

fonalkötegeket

alkotnak.

A

modellezéshez egy egyszerűsített FBC modellt alkalmazható, amelyet a nemlineáris szakítókarakterisztikával rendelkező fonalak E-kötegei alkotnak. A szövetből pl. láncirányban kivágott minták hosszanti láncfonalakból, valamint azt keresztező vetülékfonalakból épültek fel. A szövet mérésénél a hosszanti fonalakat a két végüknél fogjuk be, a keresztező vetülékfonalak végei szabadon vannak, így ezek csak módosító hatással bírnak az átfonódás és hullámosság révén. Tehát létre kell hozni egy olyan E-köteg modellt, amik csak a hosszanti láncfonalakat írják le, azonban a fonalak módosult

lánckarakterisztikája

révén

figyelembe

veszik

az

azokat

keresztező

vetülékfonalak módosító hatását. a.) Fonalak E-kötege

b.) Szövetminta

c.) A szövetfonalainak E-kötege Kötegmodell

Lo

Lo

Lo

13. ábra A szövetminta modellezése egy ekvivalens fonalelemek alkotta E-köteggel

A 13. ábrán látható fonal E-kötegének húzóerejét a következő egyenlet adja meg [1920]:

(

)

Fy (u; a ) = E[ Fy (u; a )] = K y f y (u; a1 ) 1 − Qε Sy (u; a2 )

(18)

ahol u a köteg nyúlása, Ky és QεSy a fonal szakadási nyúlásának (εSy) a kezdeti húzómerevsége és eloszlása. fy(u), fy(0)=0, a fonal normált húzókarakterisztikája, ami egyszerű esetben lineáris, mint ahogyan a 12. ábra is mutatja, amíg a1, a2, és a jelöli a húzókarakterisztika paramétereit és a εSy eloszlását, ahol a tulajdonképpen egy paramétervektor.

23



Mivel az általunk mérendő szövet nem lineáris karakterisztikájú fonalakból épül fel, és a szövetből a mintát mindig meghatározott irányban (α) vágjuk ki, így a következő egyszerűsített formulát használhatjuk:

(

)

F f ,α (u; b) = E[ Fy (u; b)] = K f ,α f y (u; b1) 1 − Qε Sy (u; b2 )

(19)

ahol b egy új paraméter vektor, Kf a szövet kezdeti húzómerevsége, azonban a húzókarakterisztika és a eloszlás képlete megegyező az előzőekkel, csak a paraméterük változott: aibi (i=1,2). Ezen egyenlet alapján a kérdéses szövetminták modellezhetőek az ekvivalens nemlineáris

E-köteggel.

Ez

alapján

az

ugyanazon

fonalak

tulajdonságai

összehasonlíthatóak egymással, hogy megértsük és elemezni tudjuk, milyen a szerkezeti és mechanikai tulajdonságok ilyen értelmű kapcsolatát. A 45°-ban kivágott minták Általánosan elmondható, hogy egy L0 hosszúságú B szélességű mintát, ha a két végén befogunk, akkor az – mint az 14. ábra is szemlélteti – tartalmaz olyan szálakat, mely mindkét végén befogottak (2), olyant, ami csak az egyik végén (1), illetve egyes szálak mindkét vége szabadon van (0).

2

0

B

1

1 Lo 14. ábra Lehetséges fonal elhelyezkedések a szövetmintában

45°-os minta esetén a lánc-, és vetülékirányú fonalak helyzete azonos. Azonban a kötegek szerkezete függ a befogási hossztól, mint ahogyan a 15. ábra is mutatja. a.)

b.)

c.)

1 B

2 1 Lo
B 1

0

1

B
1

0

B

0

1

2B
15. ábra A fonalak elhelyezkedési különböző befogási hosszak mellett

24



Kis befogási hossznál (Lo2B-nél kialakul egy olyan sáv ahol csak olyan fonalak találhatók, amik egyik végüknél sincsenek befogva. Egyértelmű, hogy ezen a helyen található a szövetsáv leggyengébb pontja. A vizsgálatokkal bizonyítható, hogy a befogási hossz növekedésével csökken a szövet elszakításához szükséges erő. Ehhez kapcsolódik a méret hatás, amit a szerkezeti elemek és a szövetstruktúra egyenetlenségének a sztochasztikus természete okoz. Az FBC technikát alkalmazva ezen hatásokat modellezni tudjuk. A fonal tönkremenetele két módon történhet: szakadással vagy a befogásból való kicsúszással, amit a keresztező fonalak okoznak. Az egyszerűség kedvéért ez utóbbi hatásnál arányosítjuk a kicsúszott hosszt (l) az úgy nevezett Kelly-Tyson összefüggés, melyeket kompozitoknál használnak [21]. Ennek megfelelően ezt a kicsúszásnak ellenálló erőt a következőképp fejezhetjük ki:

F = fl

(20)

ahol f [N/mm] a fajlagos ellenállás. Ha ez a befogott fonalhossz kisebb, mint az ún. kritikus tapadási hossz (l
16. ábra A szövetminta kötegszerkezete 45°-os irányban kis befogási hossz, nagy tapadás esetén

A

fonalak

átlagos

szakítóerejének

ismeretében

(Fs),

melyhez

előzőleg

fonalszakításokat kell végezni, a kritikus tapadási hossz a következőképpen határozható meg.

FS = fLS = fG LGS

25

(21)



ahol fG=f+fo a fonalakra érvényes fajlagos tapadás illetve LGS a kritikus tapadási hossz. Ezen elv alapján kíséreljük meg leírni az általunk vizsgált szövet alakváltozási tulajdonságait és tönkremeneteli folyamatát leírni. 1.3.2

Végeselemes módszer

A végeselem módszer széles körben alkalmazott eljárás vizsgált rendszer viselkedésének modellezésére. Elve, hogy a rendszert olyan elemekre bontjuk, melyeknek a viselkedése könnyen leírható. Ezután a rendszert újra összeállítva tanulmányozható a viselkedés. Textíliáknál nagy elmozdulásokról van szó, és egyszerre két normál irányban hajlanak meg, hajlítómerevségük más anyagokkal szemben a hajlítás során nem változik számottevő mértékben. A nemlineáris viselkedés miatt az egylépéses megoldás helyett iteratív módszert kell alkalmazni. A terheléseket lépésenként kell növelni, amíg elérjük a kívánt értéket [14]. Tamás Péter, Halász Marianna és Gräff József kutatási tanulmányukban [31] szintén a textilanyagok drapéria-viselkedésének matematikai leírására törekedtek. A szimulációhoz a MARC végeselemes rendszert használtak. Kétféle modellt hoztak létre. Egy lemez modellt (17. ábra), illetve egy hálós modellt (18. ábra). A lemezmodell alkalmazása során a lemez vastagságával a hajlékonyságát, anyagparaméterével (rugalmassági modulus) a húzási merevségét, illetve egy megfelelő konstanssal szorzott sűrűség paraméterével a sűrűségét lehet beállítani. Hiánya, hogy a száliránnyal párhuzamos és a szálirányhoz képest 45 fokos húzás közötti merevség eltérése nem állítható be.

Száliránnyal párhuzamos húzás esetén

Szálirányhoz képest 45 fokos húzás esetén

17. ábra Lemezmodell

A hálós lemezmodell alkalmazásánál (18. ábra) a lemez vastagságával és a háló szélességével a hajlékonyságát, a lemez anyagparaméterével (rugalmassági modulus) és a háló keresztmetszetével a húzási merevségét lehet beállítani a szövetnek, ill. a sűrűséget a

26



sűrűség paramétert megfelelő konstanssal szorozva lehet megadni. Itt beállítható a száliránnyal párhuzamos és a szálirányhoz képest 45 fokos húzás közötti merevség eltérés is a háló keresztmetszetével.

Száliránnyal párhuzamos húzás esetén

Szálirányhoz képest 45 fokos húzás esetén

18. ábra Hálós modell

Simona Jevšnik, Jelka Geršak cikkükben [7] a többrétegű ragasztott kelmék modellezésével foglalkoztak. Modelljükhöz végeselemes módszert dolgoztak ki, mely rétegelméleten alapszik (19. ábra). Céljuk az volt, hogy a ruhák számítógépes tervezhetőségét segítsék elő, ugyanis e többrétegű kelme szerkezetek különböző esési paraméterei – mint az esési tényező, redők száma és mélysége, valamint a maximális és minimális lelógás – elengedhetetlenek a ruhák esztétikai alakjának leírásához. Ezen numerikus

vizsgálatok

igen

jó

eredményeket

hoztak

a

ruhák

számítógépes

szimulációjában. Fontos megemlíteni, hogy ezek a szerkezetek nemlineáris anyagi viselkedést mutatnak, vizsgálatuk nehéz, mivel geometriai szerkezetét tekintve egy kapcsolt kompozitról beszélhetünk.

19. ábra A többrétegű ragasztott kelme szerkezet modellje [7]

Jevšnik és Geršak többrétegű ragasztott kelméről készült szerkezeti modellje igen eredményesnek bizonyult. Összehasonlítva a kísérleti mérésekkel alátámasztják a véges elemes módszer alkalmazhatóságát és szükségességét, mivel lényegesen egyszerűbbé teszik a tervezés folyamatát. Tehát a végeselemes módszerrel jó közelítéssel írhatók le a szövet tulajdonságai, de a folyamata nagyon lassú, így valós idejű szimulációra nem alkalmas.

27



Többtömegű lengőrendszeren alapuló modell

J. Gräff és J. Kuzmina cikkük [8] egy másik – Newton második törvényén alapuló – textilt leíró modell kidolgozásával foglalkoztak. A kelmét tömegpontok hálózatával modellezték. A tömegpontokra az őket összekapcsoló 12 rugó és csillapító ereje, a nehézségi erő, a levegő ellenállása, ütközés esetén az alátámasztás kényszer ereje, valamint a súrlódási erő hat (17. ábra). A differenciál-egyenletrendszert – egymással soros kapcsolatban lévő – másodrendű Adams-Bashforth és másodrendű Adams-Moulton (trapéz) integrátorokkal oldották meg. A vizsgálat során különböző kényszereket és ütközési lehetőségeket vizsgáltak. Többek között arra a következtetésre jutottak, hogy szoros kapcsolat van a tömegpontok száma és az alkalmazott lépésköz (dt) között. Az anyagmodell tömegpontokból, valamint hajlító, nyíró és szerkezeti kapcsoló elemekből épül fel (20. ábra). A hajlító elemek fonal irányban a második legközelebbi tömegpontokat kapcsolják össze. A nyíró elemek a legközelebbi átlós irányú tömegpontokat kapcsolják össze. A szerkezeti elemek fonal irányban a legközelebbi tömegpontokat kapcsolják össze. Minden kapcsolóelem párhuzamosan kapcsolt rugóból és csillapításból épül fel. A rugók lineárisak, a csillapítások a sebességgel arányosak [5].

1 4

6

3

2 5 5

2 3

4 6 tömegpont 1

20. ábra Az egy tömegpontra ható kapcsoló elemek 1, 2 hajlító elemek 3, 4 nyíró elemek, 5, 6 szerkezeti elemek

Ezen tömeg-rugó elv alapján Katona Ádám BME hallgató BSc szakdolgozatában [29] létrehozott egy olyan szimulációs programot, mellyel a szövetről realisztikus képet lehet kapni. Meghatározta ehhez milyen szerkezeti rugóállandók szükségesek a különböző hálózások esetében. Ezen kívül levezette a hajlító rugók karakterisztikáját, valamint a

28



megfelelő paraméter megválasztásának nehézségeit taglalta. Szimulációs programját c++ nyelven írta, melyhez objektumorientált struktúrát használt, amely különböző hálózásokat alkalmaz a rendszer felépítésére. Mindehhez a számolásokat több dimenzióban numerikus integrálással végzi. A későbbiekben ezen szimulációhoz szeretnék elegendő adatot gyűjteni, hogy az általam később vizsgált szövet számítógéppel megjeleníthetővé váljon.

1.4

Terméklehetőségek – Textil anyagok felhasználása

Kutatásom során feltérképeztem, hogy a textileket milyen formában használják a háztartásokban. Ha a körülöttünk lévő drapéria térelemekre gondolunk, akkor azonnal a függönyök, abroszok, ágynemű huzatok, takarók jutnak eszünkbe, pedig számtalan más célra készült termék is megtalálható a piacon. Ilyenek a lámpa búrák, függőágyak, különböző tároló rekeszek. A következőkben egy-két érdekesebb példát kiemelve csoportosítottam a vizsgált termékeket.

Függönyök, baldachinok Legáltalánosabban elterjedt formája a háztartási textileknek. A baldachinokat (21. ábra) több évszázada használják. Míg régen csak a paloták hálószobáit díszítette, és a hatalom, valamint a gazdagság jelképe volt, manapság inkább hangulatkeltő, díszítő

hatásáról

lányszobákban is.

ismert.

Gyakran

előfordul

Régen nehezebb, akár bélelt

anyagokból készültek sok hímzéssel, oldalfüggönykiegészítéssel, ami némi szigetelést is biztosított a nehezen kifűthető nagy belmagasságú palotákban. Ez azonban masszív tartószerkezetet is igényelt. Ma már nem ezt a célt szolgálja, többnyire átlátszó – organza, violet – anyagokból készülnek, és fő funkciójuk a díszítés [9].

29

21. ábra Modern fényáteresztő anyagból készült baldachin [9]



A lapfüggöny (22. ábra) a modern építészet és a minimál stílus térhódításával jelent meg a belsőépítészet területén. Korábban szinte ismeretlen volt, ezért nincs különösebb hagyománya a kivitelezésben sem. A nyílászáró teljes szélességében, általában egymás elé, ill. mellé húzható lapokból áll. Hatása fényáteresztő esetében leginkább a fátyolhoz hasonlítható,

sötétítő

esetében

pedig egymás

mellett álló képekre hasonlít. Ebből a képszerű hatásból adódik, hogy sajátos ritmus hozható létre általa, a „képek” cserélgetésével vagy megváltoztatásával. Érdekes hatás érhető el a sötétítő és fényáteresztő lapok váltakoztatásával [9].

22. ábra Új divat: a lapfüggönyök [9]

Paravánok, térelválasztók A paraván lábakon álló, harmonikaszerűen összehajtható általában textilbetétes bútordarab (24. ábra). Nem nélkülözhetetlen, viszont felettébb praktikus megoldás. A hordozható térelválasztók egyik formája. Régen öltözködéshez használták. Akkoriban az emberek többször is átöltöztek naponta, és közben szívesen éltek társadalmi életet. Manapság ritkán, inkább egyterű lakásokban, vagy a színpadon, esetleg orvosi rendelőkben használják szeparálásra [9]. A 23. ábrán látható intim kuckó inkább azt mutatja be, hogyan lehet kihasználni egy ügyes térleválasztással az amúgy felesleges tereket.

23. ábra Intim kuckó [9]

24. ábra Színes paraván [25]

30



Lámpák A lámpaburáknak szintén hosszú időre visszamenő alkalmazása ismert. A remek hőállóságú anyagoknak köszönhetően még ma is számtalan textilből készült világítótest van a piacon. Nagyon hangulatos hatást lehet elérni a különböző átlátszóságú illetve különböző mintázatú textilek felhasználása esetén (25-26. ábra). A 27. ábrán látható medúza alakú lámpa pedig nem más, mint egy kaliforniai designer, Roxy Russell alkotása [10].

25. ábra Mennyezeti lámpatest textilből [9]

26. ábra Fürdőszobai alkalmazás [ 27. ábra Medúza lámpák [10]

Függőágyak, hinták Függőágyakkal általában nyaralóknál, kertekben találkozhatunk (29. ábra). Tervezésüknél nem hagyható figyelmen kívül, hogy erős mechanikai igénybevételeknek vannak kitéve, valamint a nap által kibocsátott UV sugárzás is fokozatosan rontja a szövetek minőségét. Hintákkal, ha úgy tetszik, függőfotelekkel már lakásokban is találkozhatunk, mivel jóval kevesebb helyet foglal (28. ábra).

28. ábra Függőhinta beltérben [9]

31

29. ábra Függőágy a kertben [11]



Tárolók A 30. ábrán látható egyszerű, de annál ötletesebb polcrendszer nem csak olcsó, de könnyen elkészíthető és remekül díszítheti a lakást. Az egyszerű fa rudakon lógó textiltárolók könnyűek és nagyon mobilisek.

Ráadásul

könnyen

méretre

szabhatóak, hiszen a polc két lécét olyan távolságra fúrjuk fel egymástól a falra,

30. ábra Praktikus tárolók az előszobában [10]

ahogy nekünk tetszik, és csak ehhez kell igazítani a megvarrt tárolók méretét [10]. A gyerekszobákban szükség van minél nagyobb mennyiségben tárolókra, ahová

plüssfigurákat,

játékokat

pakolhatunk el könnyedén. Nem szabad megfeledkezni az ágy melletti tárolókról sem (31. ábra), amik nem csak a játékok tárolását

oldják

meg,

de

egyfajta

falvédőként is szolgálnak, szigetelik a falról sugárzó hideget.

31. ábra Gyerekszoba [9]

Függönyvilágítás és faliképek Egy új trend a belsőépítészetben a függönyvilágítás használata. Alkalmazhatósága azonban korlátozott, mivel némi előkészítést igényel (32. ábra). A függöny megvilágítását általában a mennyezetre épített karnistakarás mögé rejtik úgy, hogy a világítás felkapcsolásakor hangulatos, szórt fény vetüljön a textilre. Ez a módszer fokozottan kiemeli a textil fényét és szépségét, szinte életre kelti az anyagot. Fellángolnak a színek és a formák érdekes látványt hozva létre [9]. A jól megválasztott textíliák képeket is helyettesíthetnek. Mint a 33. ábrán is látható, egy a textil remekmű ugyanúgy díszíti a falat és lakást, mintha festmény lógna a falon.

32


32. ábra Függönyvilágítás [9]

1.5


33. ábra Keleti falikép [9]

Termékkörnyezet – Közösségi terek és a textília

Elsősorban a tervezendő termékemet közösségi terekben való alkalmazásra képzelem el. Ide tartoznak a konferenciatermek, művelődési házak, iskolák klubtermei, de akár egy cég fogadóterme, recepciója is. A közösségi helyiségekben legtöbbször olyan bútorokra, berendezési tárgyakra van szükségünk, amelyek könnyen alkalmazkodnak a különböző rendezvényekhez, legyen szó egy termék bemutatóról, egy értekezletről, különböző bolhapiac jellegű vásárról vagy akár egy klubdélután lebonyolításáról. GoogleSuper HQ Londonban A Google híressé vált már korábban a különleges munkahely berendezéséről. Célja minél barátságosabbá, közvetlenebbé, emberközelivé tenni a dolgozói számára a cég területét, ezzel segítve elő a minél hatékonyabb, eredményesebb munkát. A GoogleSuper iroda (31-32. ábra) a Renzo Piano tervezte St. Giles épületében lelt otthonára a Covent Gardenben. A munkahely nem csupán belső, osztott tereket foglal magába, hanem több külső térrész bővíti alapterületét, ami mellé egy edzőterem, egy táncstúdió, egy kávézó és egy 200 fős 'Town Hall' nevű rendezvényterem társul. A közösségi terek berendezése a régimódi nappalik hangulatát idézi fel, ahol a klasszikus hintaszék, magas háttámlájú fotelek és gyapjúszövetből készült puffok alakítják ki a helyiség karakterét [12].

33


34. ábra Google egyik konferenciaterme [12]


35. ábra Google közösségi tere [12]

Ha megnézzük ezeket a tereket, egyértelműen láthatjuk, milyen fontos szerepet töltenek be a szövetek. Barátságossá teszik a környezetet, emellett pedig ha arra van szükség térelválasztó szerepet is betöltenek, mint a 34. ábrán is láthatjuk. A 35. ábrán több lámpabúra, bútorkárpit függöny alkotja a belső tér designját. A Google Inc. vállalat irodáinak berendezése kitűnően tükrözi a különböző textilszövetek felhasználásának jelentőségét. Hegedűs Andrea textiltervező munkái A közösségi terek egy teljesen új designja jelenik meg a tervező hölgy munkáiban. Elsősorban egyedi és kisszériás lakástextíliák tervezésével és kivitelézésével foglalkozik. Hímzett, applikált és kéziszitázott technikákkal dolgozik. Felhasznált alapanyagai közt megtalálhatók a könnyű, áttetsző anyagoktól elkezdve egészen a nehéz szövetekig minden. Az alábbiakban két munkáját szeretném kiemelni. Az első egy világító bárpult (36. ábra), mely üvegtextíliából készült. A technológia lényege, hogy két üveglap közé egy a célnak megfelelően kiválasztott, legtöbbször részben áttetsző szövetet illesztenek. Az üvegnek köszönhetően a textil nem csak védve van a külső hatásoktól, hanem az üveg kiemeli a színeit, a szövését, vagyis élesíti, felnagyítja. Ezáltal a közösségi terek egyedi hangulatot hordozó térelemeivé válhatnak. A másik képen látható (37. ábra) textil oszlopburkolat a falitextilek csoportjába tartozik. A korábban említett faliképekhez hasonlóan, itt is arról van szó, hogy a textil természetes hatása milyen jól helyettesítheti a festmények funkcióját. Kellemes hangulatot kölcsönöz, emellett védi az oszlopokat. A szövet redőződésével érdekes felületeket kaphatunk [13].

34


36. ábra Világító bárpult [13]


37. ábra Nyomtatott és hímzett oszlopburkolat [13]

Összegzésként: A fenti példákban egy-két különlegesebb közösségi teret mutattam be. Elmondható, hogy mindegyiknél kiemelt szerepe van a szövetek alkalmazásának. Legfőként a hangulatvilágítás, díszítés és a design az alkalmazásuk elsődleges oka. A közösségi tereknél figyelembe kell venni, hogy a termeknek több funkciója van, ezért nem szabad egy bizonyos célra tervezett berendezést alkalmazni, mert ezáltal a különféle rendezvények szervezésének lehetőségét veszti el. A szoba vagy terem mérete 30-60 négyzetméter közé tehető. A falak általában festettek, néha lambériával burkoltak. Bútorokat tekintve általában asztalok, székek, falitáblák találhatók meg bennük. Egyéb kiegészítők a lámpák, virágok, esetleg virágállványok, polcok, pultok, térelválasztók. A tervezés során a célom, hogy ilyen környezetbe illő terméket tervezzek.

1.6

Célok megfogalmazása

A szakirodalmat és az internetes kutatásokat figyelembe véve a következő feladatpontosítást fogalmaztam meg:

35

•

A szövet modellezési lehetőségeinek feltárása, a drapéria térelemek mechanikai vizsgálatokon alapuló tervezése

•

A szövet számítógépes szimulációjának tanulmányozása

•

Egy konkrét termék megtervezése, mely illik a korábban meghatározott termékkörnyezetbe (közösségi terek)

•

A vizsgálatokon alapuló tervezés értékelése



2. DRAPÉRIA TEXTÍLIÁK VIZSGÁLATA Az anyagvizsgálatokat a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polimertechnika Tanszékén, a Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszéken (MOGI), valamint az Óbudai Egyetemen végeztem. Méréseim célja, hogy adatokat nyerjek az alkalmazott modellezési megoldásokhoz. Ebben a fejezetben a vizsgált anyagaimat, valamint az elvégzett méréseim eredményeit a modellezési módszerek szerinti csoportosításban mutatom be.

2.1

A vizsgált anyagok

A mérésekhez két szövetcsoportot alakítottam ki. Egyrészt vizsgáltam a marokkói PES fonalból készült szöveteket, másrészt azokat különböző típusú függönyanyagokat, amelyeket Szabó Tímea textiltervező iparművésztől kaptam. A marokkói fonalat már egy korábbi TDK munkában is vizsgáltuk, így az abból készült szövetről lényegesen több információval rendelkeztem, mint ami a függönyanyagokat illeti. Marokkói szövetek (Jelölésük: 1, 2, …8) A vizsgált szövetek egy speciális hamissodratú multifilament poliészter fonalból készültek különböző szövésmintával. A 8 különböző minta között van két vászon, négy sávoly és két atlasz típusú kötés. A fonalsűrűség megközelítőleg mindegyiknél ugyanakkora volt, 100 mm-en ~252 db láncfonal, illetve ~240 db vetülékfonal található. Mind a lánc-, mind a vetülékfonalak lineáris sűrűsége 33,3 tex. Területi sűrűségükről, illetve vastagságukról az 1. táblázat ad részletes információt. A Melléklet I. fejezetében megtalálható a szövetekről készült fotó, illetve a szövésük tervrajza.

Jelölés

Vastagság [mm]

Területi sűrűség [g/m2]

1

0,4100

181,19

2

0,6100

180,51

3

0,5333

180,18

4 5

0,5633 0,5433

177,74 181,04

6

0,7567

180,74

7

0,7200

179,76

8

0,7167

184,86

1. táblázat Marokkói szövetek adatai

36



Függönyanyagok (Jelölésük: F1, F2… F5) A függönyanyagok többnyire szintén poliészter fonalból szőtt szövetek, melyeket lágyságuk és különböző redőződési viselkedésük alapján választottam ki. Akad közöttük a teljesen átlátszó függönyanyagtól, a gézszerű durvább szöveten keresztül, a bársony sötétítő anyagig mindenféle. A vizsgált függönyanyagok alapadatait a 2. számú táblázat tartalmazza. A mintákról készített fotó pedig szintén a Melléklet I. fejezetében található.

Jelölés

Vastagság [mm]

Területi sűrűség [g/m2]

F1

0,3933

90,73

F2

0,2767

70,62

F3

1,9367

456,90

F4 F5

0,0800

20,07

0,3500

108,52

2. táblázat Függönyanyagok adatai

2.2

A mérések menete és célja

A vizsgálatokból kétféle modellezési módszerhez szerettem volna adatokat kapni. Egyrészt a szálköteg-cella modellezéshez, mely a szövet húzóigénybevétel hatására bekövetkező tönkremenetelét írja le, másrészt pedig a számítógépes szimulációhoz, mely a szövet húzó-, hajlító- és nyírómerevségének ismeretében szimulálja az anyag redőződését. Mivel a szimulációnál nem a tönkremenetel leírása volt a cél, ezért csak kis terheléseknél vizsgáltam a szövetet. Szakító- és húzóvizsgálatok A gumival borított hullámos befogóban rögzített mintákat minden esetben állandó 100 mm/perces sebességgel szakítottam el. A szakítógép az elmozdulás függvényében rögzítette a szakítóerőt, és ennek alapján kirajzolta a szakító görbét. A szálköteg-cella modellezéshez egyaránt szükség volt a fonal és a szövet szakítóvizsgálatára is. A vizsgálatokat a szövetből kifejtett lánc- és vetülékirányú fonalakon, valamint lánc- és vetülékirányú, ill. 45°-ban kivágott szövetmintákon végeztem el. A befogási hossz mindegyik esetben 10 mm volt. A számítógépes szimulációhoz szükséges adatok meghatározásához nagyobb mennyiségű

37

mintát

készítettem

elő

többféle

méretben.

A

marokkói

anyagok



húzóvizsgálatához a mintákat 5 különböző irányban, a láncirányhoz képest 0°-, 22,5°-, 45°-, 67,5°- és 90°-ban vágtam ki. A vizsgálatokat 100, 50, 10, 4, és 1 mm befogási hosszak mellett végeztem el. Ezen kívül készítettem ciklikus húzóvizsgálatokat is, ezeket azonban már csak 100 mm-es befogási hossznál, illetve csak a 3 fő irányban (0°, 45°, 90°). A függönyanyagokból 100 mm-es befogási hosszon a 3 főirányban végeztem húzóvizsgálatokat. Három ciklus került rögzítésre, a kiértékelésnél a 2. ciklus adatait használtam fel. A 38. ábrán láthatóak a marokkói minták a szakítást megelőzően, illetve utána.

38. ábra Minták a szakítás előtt és után

A 39. illetve a 40. ábrán látható a szövet a vizsgálat közben.

39. ábra Húzóvizsgálat

40. ábra Tönkremenetel

A mérések részletes eredményeit a Melléklet II. fejezete tartalmazza.

38



Lehajlásmérés A lehajlásmérés fő célja az volt, hogy a számítógépes szimulációhoz meg tudjam határozni a szövetek hajlítómerevségét. A mérést az Óbudai Egyetem Rejtő Sándor Könnyűipari és Környezetmérnöki Kar Terméktervező Intézetének textilvizsgáló laboratóriumában végeztem. A szabványok szerint előírt módon előkészítettem a mintákat, majd 3 irányban (láncirány, vetülékirány és 45°) minden egyes mintán (1-8, F1-F5) – színés fonákoldalon egyaránt – 10-10 mérést végeztem. A lehajlásokat ábrázolva előretolási hossz-lehajlási fok függvényében, leolvastam, mekkora előretolási hossznál érte egy a szövet széle a 43°-ot. A (3)-(12). számú egyenletek alapján így rugalmassági modulust tudtam számolni. Nyíróvizsgálatok A nyíróvizsgálatokat szintén a számítógépes szimulációhoz szükséges adatok miatt készítettem. Egy speciális befogót használtam, mely direkt nyíróvizsgálatokhoz készült, és rögzíthető a szakítógépre. A ciklikus nyíróvizsgálatokatnál a terhelés mértéke kb. 8°-os nyírószög eléréséig tartott. A gép három ciklust rögzített, a kiértékelésnél a 2. ciklus adatait használtam fel. A vizsgálatok a két főirányban készültek, mivel 45°-ban az anyagokat túl nagy előfeszítő erő érte, így nem lehetett megfelelően befogni. Redőződés mérés A redőződés méréseket a MOGI Tanszéken végeztem a MOGI és a Polimertechnika Tanszék által közösen épített Drape Testeren. Mindegyik mintáról egy felvétel készült, azonban akadtad a mérés kiértékelése során olyan anyagok, melyek nem voltak értékelhetően bemérhetők. Ennek oka, hogy olyan anyagból készültek, melyek felületén nem tükröződött olyan jól a lézerfény, hogy reális 3D képet kapjunk, illetve a kapott adatok felhasználhatóak legyenek. Ezeket a későbbiekben fehér porral való beszórás után lehetséges szkennelni, azonban erre most nem került sor. A mérés célja az volt, hogy a számítógép által szimulált, redőződött szövetet össze tudjuk vetni a mért redőződéssel.

39


2.3


A szálköteg-cella modellezés

A vizsgálatok kiértékelése után a Polimertechnika Tanszék munkatársaival együtt megkíséreltük az 1 jelű, vászonszövésű marokkói szövetre alkalmazni a Vas László Mihály által kifejlesztett szálköteg-cella modellt. Mivel a modell szerint egy szövetnek mind a lánc-, mind a vetülékfonalai fonalkötegeket alkotnak, a kereszteződő fonalakat pedig egyegy szálkötegnek tekinthetjük, így a szálköteg-cella modell segítségével elemezhetjük e hamissodratú PES fonalalakból szőtt szövet szakítási tulajdonságait, tönkremenetelét. 2.3.1

Mérési eredmények

Fonalvizsgálatok A 41. ábrán láthatóak a szövetből kifejtett, lánc- és vetülékirányú fonalak szakítódiagramjai. Pontról pontra átlagolva minden időpillanatban ezeket a görbéket, megkapjuk az átlagos erő-elmozdulás görbéket, amelyek ekvivalensek ugyanezen fonal Ekötegével.

41. ábra A 10 mm befogási hossz mellett mért lánc- és vetülékirányú szakítóvizsgálatok, valamint az irányonként számolt átlaggörbék

42. ábra Szakító erő a megnyúlás függvényében lánc- és vetülékfonalakon és a kettő átlaga

40



A fenti 42. ábra mutatja a két irányban mért átlaggörbét és az azok átlagát. A görbe felmenő ágán a fonalak közti szórás elhanyagolható és a tönkremenetelük pedig hasonló, így a további vizsgálatoknál az átlaggörbét vettem figyelembe. Szövetvizsgálatok A 43. ábrán a szakítóerő - megnyúlás kapcsolata látható a szövetek esetében láncirányban és 45°-ban, illetve ezek átlaga. Mint látható az erő értékek észrevehetően alacsonyabbak lettek a 45°-os irányban. Megszorozva a fonalak átlaggöbéit a fonalak számával, a láncirányban mért szöveteknél a mért erő-elmozdulás görbe ekvivalens a fonalak E-köteg modelljével. Ezeket a görbéket összevetve láthatjuk a 44. ábrán, hogy az egymástól független, párhuzamos elemek nagyobb szakítószilárdságot és erőt mutatnak és kisebb alakváltozást, mint a szövetek.

43. ábra Szövetre vonatkozó húzóvizsgálatok 10 mm-es befogási hossznál láncirányban és 45°-ban

44. ábra A fonal szakítógörbéje, illetve a láncirányú és 45°-os szövetek átlaggörbéje 10 mm-es befogási hossznál

41



A mérések kiértékelése

A fonalak FBC modellje A korábban ismertetett E-köteg modellt a fonalak átlagolt szakító erő-megnyúlás görbéi alapján állítottuk elő, amely nemlineáris karakterisztikával rendelkezik a következők szerint:

(

)

(

 u a k (u ) = cu + a 1 − e −bu = K y  + 1 − e −bu  Ky Ky 

) 

(22)

ahol Ky a húzó merevség:

K y = c + ab

(23)

A tönkremeneteli folyamat leírására normál eloszlást alkalmaztunk:

 u − my   Qε Sy (u ) = Φ  σy   

(24)

ahol my és σy a fonal szakadási nyúlásának várható értéke és a szórása. A 45. ábrán a húzó karakterisztika (SzK) és a modell görbéje látható, mely utóbbi jó egyezést mutat a mért átlag görbével. A modell paraméterek illesztése a következő értékeket szolgáltatta: Ky=2,1 N/mm, a=2,75 N/mm, b=1,6/mm, my=5,9 mm, σy=0,65 mm, ezáltal az utóbbitól való eltérés 11% lett.

45. ábra A fonal húzókarakterisztikája, valamint a mért és FBC modellezett erő-megnyúlás görbéje

42



A szövetminták FBC modelljei A 46. ábra mutatja az FBC modellezés grafikus eredményét a szövetből láncirányban illetve 45°-ban kivágott minták mérésének. Az 3. táblázatban láthatóak a modell paraméterei.

46. ábra A szövet húzókarakterisztikája, valamint a mért és FBC modellezett erő-megnyúlás görbéje láncirányban és 45 fokban

Az eredmények alapján elmondható, hogy a használt modellezési módszer jónak bizonyult, mivel az azonos típusú E-köteg modellek, beleértve a szakító karakterisztikát és a tönkremeneteli folyamatot, alkalmazhatók voltak mind a fonalra, mind a különböző irányban kivágott szövetmintákra. Mindez azt jelenti, hogy a fonal alapvetően meghatározza a szövet szakítási tulajdonságait. A fonalak kezdeti húzómerevsége, Ky, közel ötször nagyobb, mint a szövet láncirányban vett húzómerevsége, míg ez az arány csak kb. 2-szeres a felmenő ág (c) érintőjének meredekségéhez képest.

Fonal

Szövet Láncirány

45 fok

a [N]

2,75

0,50

0,80

c [N/mm]

2,10

1,02

0,42

b [1/mm]

1,60

0,80

0,80

K [N/mm]

6,50

1,42

1,06

m [mm]

5,90

12,00

21,00

σ [mm]

0,65

1,00

2,50

CV [%]

11,00

8,00

12,00

3. táblázat Az FBC modell paraméterei

Ez arra utal, hogy a két végüknél befogott elemek a szövetekben némileg összezsugorodtak, így nem feszültek meg, míg a húzás után a megfelelő terhelésnél a

43



kisebb különbségeket a szövet szerkezeti alakváltozása magyarázza. Összehasonlítva a láncirányú és a 45°-ban kivágott szöveteket egy szignifikánsan kisebb különbség van a felmenő részek szilárdsági értékeiben. A kezdeti húzómerevség a láncirányban nagyobb kb. 40%-kal, míg az ezt követő felmenő ág több mint kétszer akkora, ami az egyik végükön befogott fonalak nyíró hatásának eredményéből adódik. A konstansok, a és b, az erő-elmozdulás görbe kezdeti alakját határozzák meg, és közel azonosak a két különböző szövetnél. A megbízhatóság és a szórástényező minden esetben ugyanaz, ez azt jelenti, hogy a tönkremeneteli folyamat gyakorlatilag mindig ugyanazon a helyen történik, és ugyanúgy megy végbe, azonban a 45°-ban mért adatoknál megnövekedett szórás az egyik végüknél befogott fonalak elnyíródásának tulajdonítható. Tekintettel a fonalak és a szövetek alakváltozására, láncirányban nagy különbségek adódtak átlag szakadási nyúlásokban (m), ami egyrészt a szerkezeti különbségekből, másrészt a befogókból történő rugalmas kihúzódásnak tulajdonítható. A láncirány és a 45° közti különbségeket pedig a minták különböző kötegszerkezetének és az egyik végén befogott fonalak nyíróhatásának következménye. A nemlineáris E-kötegek alapján megállapítható, hogy a szövetek szakítási tulajdonságai függnek a száliránytól. A lánc-, és a vetülékirányú eredmények között nem volt jelentős különbség, ezért csak a láncirányú és a 45°-ban szakított mintákat vettük alapul, e között a két befogási mód között azonban igen eltérő eredmények születtek. 50 mm széles, 10 mm-en befogott hamissodratú poliészter szálakból vászonszövéssel előállított szöveteket szakítottam egy univerzális szakítógéppel láncirányban és 45°-ban. A mérési eredményeket összehasonlítottam az ugyanazon befogási hosszon elszakított fonalakkal. Ehhez az E-kötegeken alapuló FBC modellezési módszer alkalmazhatóságát bizonyítottuk, aminek segítségével lehetőség nyílt tanulmányozni és elemezni a szövetek alakváltozását, illetve a tönkremeneteli folyamatát. Összefoglalva tehát a nemlineáris E-kötegeken alapuló modellezési módszert sikeresen lehetett alkalmazni a szövetek erő-megnyúlásának görbéjének leírására, ami alapján a minták szerkezeti-mechanikai viselkedése elemezhetővé vált.

44



Többtömegű lengőrendszeren alapuló modellezés

2.4

A vizsgált szövetek számítógépes szimulációját Katona Ádámmal közösen, az általa kidolgozott programmal [29] próbáltuk meg megvalósítani. A célunk az volt, hogy a valóságban megmért szövetek húzó, nyíró, és hajlító tulajdonságait be tudjuk építeni a szimuláció paramétereinek kiválasztásánál. 2.4.1

Mérési eredmények

A 4. táblázat tartalmazza a ciklikus húzóvizsgálatok eredményeit. Látható, hogy a függönyanyagok tekintetében nem minden esetben kaptam értékelhető eredményt. Ez azt jelentette, hogy a terhelő erő mértéke nem volt elég ahhoz, hogy a szövet elérje a 8 mm-es deformációt. Ezt a későbbiekben más gépbeállításokkal még korrigálni kell. 8 mm-es elmozduláshoz tartozó húzóerő (100 mm-es befogási hossznál) [N] Jelölés

láncirányban

vetülékirányban

45°-os irányban

1

81,697

184,170

7,356

2

34,611

96,233

1,860

3 4

62,532 47,060

125,920 141,036

2,959 2,011

5

54,115

132,394

1,907

6

38,163

60,221

1,698

7 8

69,621 28,143

70,174 165,909

1,871 1,989

F1 F2

100,189 159,235

69,539 100,187

-

F3

119,799

-

10,645

F4

56,633

49,841

-

F5

22,596

135,724

5,380

4. táblázat Ciklikus húzóvizsgálat eredménye

Általánosságban elmondható, hogy vetülékirányban nagyjából kétszer akkora erő volt szükséges a kívánt elmozdulás létrehozásához. 45°-ban viszont nagyságrendekkel kisebb. A 47. ábrán láthatóak az 1-es szövet 45 fokos, illetve lánc-, és vetülékirányú mintákon mért ciklikus húzóvizsgálati diagramjai. Látható, hogy a vetülékirányban történt vizsgálat görbéjén, hogy a szövet nagyobb erőt vett fel az adott elmozdulás felvételéhez. Ennek oka, hogy a kelme kikészítésen esett át, ahol keresztben feszítették ki, így a láncirányú fonalak nagyobb hullámossággal dolgozódtak be. Ez a láncirányú húzás során nagyobb mértékű elmozdulást tett lehetővé kisebb erő felvételnél, mivel a hullámok

45



először kiegyenesedtek. A többi szövet húzódiagramja a Melléklet III. fejezetében található.

Erő- Elmozdulás

350 300

Erő [N]

250 200

45 fokos

150

láncirányú vetülékirányú

100 50 0 0

2

4

6

8

10

12

Elmozdulás [mm] 47. ábra 1-es jelű szövet ciklikus húzódiagramjai

Az 5. táblázatban látható a ciklikus nyíróvizsgálat eredményei. A nyíróerőkben nem volt számottevő különbség a lánc-, ill. a vetülékirányban befogott marokkói mintadarabok között úgy, mint a húzóvizsgálat esetében. A függönyanyagokat tekintve azonban két kiugró értéket tapasztaltam, az F3 ill. az F5 jelzésű szövetek esetében. 8 mm-es elmozduláshoz tartozó nyíróerő (~8°-os nyírószög) [N] Jelölés

láncirány

vetülékirány

1 2

16,971 14,881

20,225 11,162

3

17,190

13,844

4

17,036

12,925

5 6

11,523

11,520

11,604

11,680

7

10,941

9,606

8

14,068

10,533

F1

7,469

11,443

F2 F3

11,665

17,184

11,421

32,214

F4

11,540

12,840

F5

19,276

32,583

5. táblázat Ciklikus nyíróvizsgálat eredményei

46



A 48. ábrán látható az 1-es szövet vetülék-, ill. láncirányban mért ciklikus nyíróvizsgálati diagramjai. Mindhárom ciklusban jól látható, hogy vetülékirányban nagyobb erő volt szükséges a kívánt 8°-os nyírószög eléréséhez. A nyíróvizsgálatokhoz tartózó diagramok részletesen a Melléklet V. fejezetében találhatók.

Erő - Elmozdulás 30 25

Erő [N]

20 15

vetülékirány

10

láncirány

5 0 0

2

4

6

8

10

Elmozdulás [mm] 48. ábra 1-es jelölésű szövet ciklikus nyíródiagramja

A 6. táblázat a hajlítóvizsgálatok eredményeit, míg a 49. ábra a centiméterenként előretolt anyag előretolás – lehajlás diagramját mutatja be. Jelölés

Hajlítási rugalmassági modulus [MPa] főirány

45°

1

0,0045

0,0051

2

0,0022

0,0011

3

0,0026

0,0015

4 5

0,0024 0,0026

0,0009 0,0014

6

0,0009

0,0004

7 8

0,0006 0,0009

0,0004 0,0006

F1

0,0016

0,0018

F2

0,0014

0,0018

F3

0,0000

0,0000

F4

0,2059

0,0811

F5

0,0095

0,0075

6. táblázat Hajlítóvizsgálat eredményei

47



Lehajlás - Előretolás 100 90 Lehajlási fok [°]

80 70

45 fokos minták

60 50 40

Lánc- és veülékirányú minták átlaga

30 20 10 0 1

3

5

7

9

Előretolási hossz [cm] 49. ábra 1-es jelölésű szövet lehajlási diagramja

A lehajlásmérés részletes eredményei a Melléklet IV. fejezetében láthatóak. 2.4.2

A szimuláció

Az program adatbeviteli felületén (50. ábra) megadható a szövet területi sűrűsége, mérete, illetve helyzete, továbbá a modell húzó, nyíró és hajlító rugóinak a paraméterei. Ezen kívül definiálhatók a szimuláció körülményei, pl. levegőáramlás, belső súrlódás, valamint a szimulált mozgás fajtája.

50. ábra A szimuláció paraméterei a programban

48



Először létre kellett hozni egy függönyök szimulálására alkalmas mozgásfajtát a programban. Ez a mozgás a függöny ki-behúzása, és az eközben bekövetkező redőződés, hullámzás szemléltetése. Kiegészítésként levegőáramlást is tettünk a szimulációba, hogy jobban tükrözze a valóságot. Ezután a szövet paramétereinek megadása következett. Első lépésben a paramétereket becslés alapján adtuk meg, aszerint, hogy a program a lehető legjobban közelítse a valóságot. A 51. ábrán láthatók a függöny szimulációjából kivágott képek. A Mellékletben található CD tartalmazza a szimuláció videóját.

51. ábra A szimulált szövet

Jelenleg a programban a szövetparaméterek egy minimális és egy maximális érték között fokozatmentesen adhatók meg, azonban ezek az adatok még nem feleltethetők meg a valós anyagparamétereknek. A valós anyagparaméterek megadásához a program továbbfejlesztése szükséges. A programnak szimulálni kell tudni azokat a méréseket, amelyekkel a paramétereket a valóságban mérjük. A mérések szimulációjakor addig kell változtatni a szimulációs paramétert, ameddig a szimuláció eredménye meg nem egyezik a valós mérés eredményével. Az így beállított paraméter már megfeleltethető a valós anyagparaméternek. 2.4.3

A redőződés mérés eredményei

A redőződés mérés során a marokkói anyagcsoport mindegyikét beszkenneltem, azonban a függönyanyagokból, mint erről a 2.2 fejezetben már szó esett, csak két minta esetében lehetett a mérést elvégezni. Példaként az 52. ábra az 5. és az F2 jelű anyagok képét szemlélteti.

49



52. ábra A bemért (5 és F2 jelű) szövetek 3D-s képe

A 7. táblázatban láthatók a bemért szövetek eredményei. Ezen eredmények alapján elmondható, hogy bár a marokkói szövetek ugyanazon fonalakból készültek, de a szövés típusa nagyban befolyásolja a kapott értékeket. Az 1-es és a 3-as szövet merevsége igen nagy, míg a leglágyabbnak az F2 szövet bizonyult.

Redőződési tényező (%)

Hullámok száma

1 2

92,9 83,5

3

Jelölés

Min. sugár (mm)

Max. sugár (mm)

Átl. sugár (mm)

Sugár szórás (mm)

Hullámhossz szórás (rad)

9,0 9,0

140,2 109,9

151,2 153,0

146,7 141,9

2,2 8,2

7,3 6,2

94,5

15,0

141,5

152,4

147,5

2,8

5,5

4

75,2

11,0

104,5

151,8

137,4

11,2

7,6

5 6

67,2

10,0

96,5

151,2

133,0

11,9

10,9

82,0

11,0

118,7

150,4

141,0

8,2

-

7

75,6

4,0

113,1

151,1

137,5

10,4

14,5

8

80,6

10,0

115,8

152,4

140,3

8,4

17,2

F2

51,5

10,0

97,1

139,8

124,2

11,6

13,2

F5

84,3

10,0

117,6

151,0

142,3

7,4

11,0

7. táblázat A redőződés mérés eredményei

50



3. TERVEZÉS Az információgyűjtést értékelve egy mozgatható, többfunkciós paraván tervezését tűztem ki célul, mivel leginkább ezen mutathatók be a textilek előnyös tulajdonságai. Olyan terekbe szánom, amik önmagukban több feladatot látnak el, így szükség van könnyen mozgatható térelválasztókra.

3.1

Terméklehetőségek felkutatása

A térelválasztóknak leginkább a ruhaüzletekben, mint próbafülke, illetve az egészségügyi intézményekben történő elszeparálásoknál van jelentősége. Bár manapság egyre elterjedőben vannak a valamilyen design funkcióval rendelkező térelválasztók is. Az információgyűjtést

ezúttal

már

kifejezetten

a

hasonló

térelemek

felkutatására

összpontosítottam. A következő ábrákon egy-két létező terméket mutatok be (53-55. ábra).

53. ábra Kutarq átalakítható térelválasztója [26]

54. ábra Ötletes térelválasztó [28]

55. ábra 4 oldalú fából készült öltöző/térelválasztó [27]

51


3.2


Termékkoncepciók, formaötletek kidolgozása és értékelése

Az ötletelés során különböző térelválasztókat, illetve az azokból kialakítható öltözőfülkéket helyeztem a középpontba. Alapelgondolásom az volt, hogy egy könnyen mobilizálható, viszonylag kicsire összehajtható szerkezetet hozzak létre. Vizsgáltam a textil felfüggesztésének módjait is, illetve, hogy milyen kiegészítő elemekkel lehet ellátni egy ilyen térelemet (56-61. ábra).

56. ábra Ötlet 1

57. ábra Ötlet 2

52



58. ábra Ötlet 3

59. ábra Ötlet 4

53



60. ábra Ötlet 5

61. ábra Ötlet 6

A következő tervek kis elemekből felépíthető paravánokat ábrázolnak (62-66. ábra). Ezeknek az az előnyük, hogy könnyen variálhatóak, mindig csak annyi elemet kell felhasználnunk, amennyire szükségünk van. Viszont hátrányuk, hogy a textilt többnyire csak egyféleképpen, azaz kifeszítve lehet rájuk erősíteni.

54



62. ábra Ötlet 7/1


Az 64-66. ábra egy inkább grafikai megoldást ecsetel. A puzzle játékból indult az ötlet. Amellett, hogy szintén bármennyi elemet használhatunk fel, további ötletes kinézetet is adhat akár egy paravánnak, akár egy próbafülkének.



55




Az ötletelés előrehaladtával végül összegyűjtöttem, milyen kiegészítő elemeket, illetve függöny-felfüggesztési módokat lehet alkalmazni. Kiegészítő elemek A kiegészítő elemekhez olyan részeit soroltam egy paravánnak, illetve öltöző fülkének, amik nem feltétlenül szükségesek, hogy alapfunkciójukat betöltsék, csupán valamilyen kényelmi, vagy extra funkciót nyújtanak. A 67. ábrán látható vetítő vászon például hasznos lehet, ha egy klubteremben használt térelválasztóról van szó, mivel gyakran akadhatnak problémák abból, hogy nincs hova kivetíteni egy előadást. A 68. ábrán egy sarokpolc látható, ami amellett, hogy rakodófelületet biztosít, a harmonikaszerűen meghajtogatott térelválasztót merevíti is. Világítás beszerelését lehetővé teszi, ha a térelem fala dupla rétegű (69. ábra).

67. ábra Diavetítővászon

68. ábra Sarokpolc

69. ábra Világítás

A drapériák lehetővé teszik, a különböző elhelyezkedésű és méretű zsebekkel való kombinációt. Ezekben tárolhatunk például szórólapokat, kiadványokat (70. ábra). A lehajtható padnak, mely a 71. ábrán látható, inkább az öltözőfülkénél van jelentősége. Szintén merevíti a szerkezetet, viszont számolni kell azzal is, hogy mekkora terhelés érheti ennek következtében a szerkezetet.

56


70. ábra Zsebek


71. ábra Lehajtható pad

Függönyillesztési módok Az információgyűjtésem és a vizsgálatok alapján összegyűjtöttem, hogy egy térelem esetén milyen felfüggesztési módokat használhatunk fel. Lényegében ezek közül bármelyik felhasználható mindegyik koncepciónál (72-79. ábra).

72. ábra Keretben

57

73. ábra Sávokban



74. ábra Római rolóként

75. ábra Ferdén

76. ábra Függönyként

77. ábra Csíkokban

78. ábra Kifeszítve

79. ábra Lapfüggönyként

Összegzésként elmondhatom, hogy összegyűjtöttem több design és szerkezeti megoldást egyaránt. Először inkább a térelválasztókra koncentráltam, majd a próbafülkék, öltözők kialakításának megoldásaival foglalkoztam. A továbbiakban a következő főbb célokat fogalmaztam meg: -

Próbafülke tervezése a fő irány, mely

-

átalakítható térelválasztónak,

-

bemutatja a vizsgálatok során tapasztalt mechanikai tulajdonságait az anyagnak,

-

legalább 3 redőződési fajtát megelevenít,

-

könnyen szerelhető szerkezet.

Az egyéb termék iránti igényeket a követelményjegyzékben fogalmaztam meg.

58


3.3


Követelményjegyzék KÖVETELMÉNYJEGYZÉK

Feladat címe: Drapéria térelem tervezése Nr.

Követelmény megnevezése

Adat/Érték

Minősítés

Súly (1-10)

Megj.

Geometriai termékjellemzők 1 2

Hangsúlyos alapanyag a textil legyen

A A

Redőződést mutassa be

3

Átalakítható legyen

4

Lekerekített élek

5

Max. befoglaló méret

6

Max. tömeg

7

Tűnjön ki a többi térelválasztó közül

próbafülke és térelválasztó egyaránt antropometriai adatoknak megfelelően 1500x1500x2500 mm 60 kg

A

A A A Ó

Fejlesztési irányelvek 8

Célcsoport

felnőttek, gyerekek

A

9

Kényelem

ne legyenek befelé kiálló részek

A

10

Kreatív kialakítás

Sz

7

11

Esztétikus megjelenés

Sz

7

12

Balesetet nem okozó felületek

Sz

8

13

Kis erőkifejtéssel alakítható legyen

Sz

8

14

Ne legyen instabil

A

15

Ne legyenek köztes állapotok

A

kiálló részek mellőzése, becsípődés elkerülése

ne billegjen, ne lehessen könnyen felborítani egy-egy fix állapota közötti átmenet nem engedélyezett

(folytatás a következő oldalon)

59



Termék életciklusok kis- és közepes sorozat kb. 10-200 db

16

Sorozatgyártásra alkalmas legyen

A

17

Tisztíthatóság

Sz

7

18

UV állóság

Sz

10

19

Korrózióállóság

A

20

Higiénikusság

Sz

10

21

Vetemedés, deformálódás megelőzése

Sz

10

22

Gyártási költség minimalizálása

max 100 000 Ft

Sz

8

23

Fogyasztóvédelmi törvénynek megfeleljen

1997. évi CLV törvény a fogyasztóvédelemről

A

24

Gazdaságos anyagfelhasználás

A

25

Cserélhető alkatrészek

Sz

26

Költség

max 200 000 Ft

A

szerelési, használati

A

8 anyagár, munkadíj

Egyéb 27

Útmutatók mellékelése

A – alapkövetelmények Sz – szintkövetelmények 1-10-ig súlyozva Ó – óhajok

60


3.4


Termékjavaslat kidolgozása

Először vázlatokat készítettem, amiben megjelenítettem a kijelölt termékjellemzőket. Ezt követte a számítógépes modell készítése, valamint a műszaki dokumentáció. Mint ahogyan a 80-81. ábrán látható a szövetet úgy szeretném a keretre rögzíteni, hogy jól szemléltesse a redőket. Éppen ezért a kifeszített, lapfüggönyszerűen elhelyezett szövetlapok közé, lazán illesztett, bő, lelibbenő méretű és alakú textíliát terveztem.

80. ábra Próbafülke

81. ábra Redőződés a hátoldalon

Az ajtó kialakítására kezdetben két ötletem volt (82-83. ábra). A 82. ábra tulajdonképpen egy fel-lehajtható keresztbemenő rudat jelenít meg, amelyre – mint egy függönykarnisra – fel lehet fűzni a függönyt. A 83. ábra egy nyíló-csukódó keretbe foglalt textillap megoldását mutatja.

82. ábra Ajtó kialakítás 1

83. ábra Ajtó kialakítás 2

A tervezett befoglaló méret az információgyűjtés alapján megközelítőleg 1060x1280x2200 mm lett (84. ábra), valamint a függöny rögzítését kétsávos, kereskedelemben készen kapható függönysínben képzeltem el (85. ábra).

61


84. ábra Befoglaló méretek

3.4.1


85. ábra Drapéria sínekben rögzítve

Részletek kidolgozása

A tervvázlatok elkészítése után rövid kutatást végeztem a tekintetben, hogy milyen alapanyagokból érdemes dolgozni. Mindenképpen a lehető legtöbb szabványos elem felhasználása volt a cél, mivel a termék inkább kis- és közepes szériás gyártásra szánt, így a különféle bonyolultabb geometriájú alkatrészek gyártása igencsak megemelné a gyártási költségeket. Elsőként a fülke/térelválasztó vázának kidolgozását mutatom be. Alapanyagaként készen kapható alumínium profilokat választottam ki a Bosch-Rexroth katalógusából. A cég kínálatáról tudni érdemes, hogy munkaasztalok, állványok, különböző térrészek kiépítéséhez megfelelő alumínium profilokkal és a végsőkig részletekbe menő alkatrészekkel áll rendelkezésre (86. ábra).

86. ábra Bosch-Rexroth alapanyagok és felhasználhatóságuk [24]

62



Függönysín tekintetében a Neopossidente weboldalán árult 2 sínes Oriente függönypanelre esett a választásom (87. ábra). Adott méretre rendelhető. Kiegészítőként árulnak függönysúlyokat, panelkocsikat is.

87. ábra Függönysín [23]

A termékjavaslat modellezését SolidWorks® Premium 2010-es szoftverrel készítettem, miután a Bosch-Rexroth katalógusából letöltöttem a megfelelő CAD fájlokat. Egyik legfontosabb szempont volt, hogy kinyitható, illetve átalakítható legyen a termék (88. ábra). Ezt dupla profilozással oldottam meg a két középső lábnál, melyeket katalógusból kiválasztott zsanérok kötnek össze.

88. ábra Fülke nyitása-zárása

Tekintve, hogy a termék egyik fő funkciója a próbafülkeként való használat, szükség volt egy tükör elhelyezésére is. Azonban mivel lényeges az, hogy könnyen szállítható legyen (ne legyen törékeny eleme), valamint akár kültéren is fel lehessen állítani, tükör helyett egy tükörfóliával bevont 2 mm-es acéllemezt illesztettem be a két távtartó közé.

63



A tükörfólia öntapadós, anyagát tekintve 4 rétegű: védőfólia (UV és nedvesség ellen), alumínium, PET, öntapadó réteg [30]. A távtartók továbbá az ülőke megtartását is szolgálják. A rögzítése egyedi akasztó segítségével történik (89. ábra).

89. ábra Tükörfólia és ülőke

Mivel célom volt a minél sokoldalúbb felhasználás, szükség volt egy speciális talp kialakítására (90. ábra), melynek segítségével akár szabadtéren is, pl. fűben, ha ideiglenes piacokon történő felhasználásról van szó, felállítható legyen. A talp geometriájának köszönhetően ez megvalósítható, mivel olyan furatokkal rendelkezik, amelynél fogva rögzíthető a talajhoz, a sátrak rögzítéséhez hasonló cövekekkel. Amennyiben állandó használatú fülke, úgy akár le is csavarozható. Akár közösségi terekben, akár a piacokon felállított fülkéről legyen szó, a nagyfelületű textilek kiválóan alkalmasak marketing feladatok ellátására. Bár részletes grafikai tervezést e tekintetben nem végeztem, terveztem egy – a szerkezet tetejére „csatolható” – fület, mely további lehetőségeket biztosít a reklámok elhelyezésére. A két vagy akár több fül a szerkezet tetején lévő 45°-ban lekerekített profilra illeszthető, mint azt a 91. ábra is mutatja. Szintén a 91. ábrán látható az 5 db 50 cm hosszú függönysín elhelyezkedése. A fülke két oldalán 2-2 db az oldal két végén elhelyezkedő 2-2 sínes panel található, míg a

64



hátoldalon egy darab 50 cm-es középen. Ezekben a függöny lapfüggöny módjára akasztható fel. A köztes részeket redőződött, lazábban kapcsolódó lelibbenő függönyökkel oldottam meg (92. ábra). Az ülőke részre pedig szintén egy kifeszített textil került.

90. ábra Lábkialakítás

91. ábra Reklámhordozó és a függönysínek elhelyezkedése

92. ábra A függönyök elhelyezkedése; drapp színű lapfüggönyök és bordó redőződött függönyelemek

A szerkezet vázának befoglaló méretét csökkentettem, mivel a 2200 mm-es magasság túl magasnak bizonyult. A végső értékeket az alábbi 93. ábra mutatja.

65



2050

1280

1060

93. ábra A szerkezet váza és befoglaló méretei

A tervezés előrehaladtával szükség volt a talpak kialakításán változtatni, mivel a kinyitott állapotú terméknek nem ugyanúgy 90°-ot zárnak be a középső lábai, így a próbafülkéhez tervezett talpakat nem lehetett felhasználni hozzá, nélküle viszont nem értek le a talajig ezek a lábak. Mivel a Bosch-Rexroth katalógusban több állítható magasságú lábfajta található, így annak érdekében, hogy ne növeljem az egyedi alkatrészek mennyiségét, az alábbi 94. ábrán látható elemet választottam ki. Előnye, hogy ugyanúgy rendelkezik egy plusz furattal, így ennél fogva is rögzíthető a talajon.

94. ábra Középső lábak kiegyenlítése nyitott állapotnál

66

Kovács Alexandra Csilla 3.4.2

Látványterv

Végül látványterveket készítettem a termékről.

67




68

Kovács Alexandra Csilla 3.4.3


Műszaki dokumentáció

A termékjavaslat teljes műszaki dokumentációját a Melléklet tartalmazza. Részletesen: -

Összeállítási rajz (A4SD-13-100) o I. kirészletezés: Lábak rögzítése a talphoz (A4SD-13-110) o II. kirészletezés: Merőleges elemek kapcsolása (A4SD-13-120) o III. kirészletezés: Zsanérozás (A4SD-13-130) o IV. Láb rész-összeállítási rajz (A4SD-13-140) o V. Akasztó rész-összeállítási rajz (A4SD-13-150)

-

Műhelyrajzok o Reklámtartó csat (A4SD-13-101) o Függönysín megmunkálása (A4SD-13-102) o Tükör fémlemezének rajza (A4SD-13-103)

-

69

Robbantott/szerelési ábra (A4SD-13-200)



4. ÖSSZEFOGLALÁS ÉS TOVÁBBI CÉLKITŰZÉSEK Dolgozatomban egy átalakítható drapéria térelemet terveztem meg, mely használható térelválasztóként, illetve próbafülkeként egyaránt. Munkám két fő területre bontható. Egyfelől mechanikai vizsgálatokat végeztem kiválasztott szöveteken, másfelől igyekeztem a térelemet úgy megtervezni, hogy az alkalmazott textília nyújtotta lehetőségeket minél jobban kihasználjam. Irodalomkutatásom

során

feltérképeztem,

milyen

alapvető

tulajdonságokkal

rendelkeznek a szövetek. Célom az volt, hogy a kiválasztott textíliát számítógéppel is modellezni tudjam. Ezért először megvizsgáltam, milyen módszerek léteznek egy szövet modellezésére, illetve szimulálására. Következő lépésként feltártam, milyen mechanikai vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy kellő információval rendelkezzek a későbbi modellezéshez. Így a munkám során végeztem húzó-, hajlító- és nyíróvizsgálatokat, valamint redőződést mértem. Másfelől információt gyűjtöttem, hogy manapság milyen környezetben, és milyen módon használják fel a textíliákat. Információgyűjtésem során elemzést végeztem a lehetséges termékekről és termékkörnyezet változatokról, amelynek eredményeként kiválasztottam egy olyan termék ötletet, melynek elkészítéséhez felhasználható a kiválasztott textília. Végül egy próbafülkéből átalakítható paraván tervezését tűztem ki célul. A térelem készítéséhez felhasználandó textília kiválasztása és modellezése érdekében 8 marokkói szövetet és 5 függönykelmét mechanikai vizsgálatoknak vetettem alá. A mechanikai vizsgálatok célja az volt, hogy megfelelő adatokat nyerjek a kiválasztott modellezési

módszerekhez.

A

vizsgált

anyagok

tönkremeneteli

folyamatának

modellezésére az FBC módszert, míg a kelmék térbeli szabad mozgásának szimulálására egy többtömegű lengőrendszeren alapuló számítógépes programot alkalmaztam. A különböző térelválasztó és próbafülke megoldások áttekintését követően számos saját ötletet vázoltam fel, melyek értékelése után összeállítottam a kiválasztott megoldással szemben támasztott követelményeket. A fő cél egy könnyen mobilizálható, átalakítható, viszonylag kicsire összehajtható szerkezet tervezése volt. A paravánná átalakítható próbafülke vázát készen kapható alumínium profilból és hozzá illeszkedő kapcsoló elemekből állítottam össze (Bosch-Rexroth katalógus). Bár ezek az elemek nem a legolcsóbb megoldást jelentik, viszont magukban hordozzák a sokoldalú kreatív átalakítás

70



lehetőségét. A próbafülke oldalainak borításához használtam fel a vizsgált anyagokat. A textilborítást két fajta függöny formájában alakítottam ki, lapfüggöny elemeket kombináltam hagyományos redőződő részekkel. A

megtervezett

térelemmel

kapcsolatban

érdemes

lenne

a

továbbiakban

költségkalkulációt végezni. Tekintve, hogy a keret összesen több mint 27 alkatrészből áll, fontos lenne tudni ezt mennyi idő alatt lehet felállítani, valamint hány ember szükséges hozzá. Mivel a keret jól kombinálható alkatrészekből épül fel, tovább lehetne fejleszteni abba az irányba, hogy hányféle egyéb térelemet lehet belőle megépíteni, vagy ha éppen az szükséges, hogyan lehetne az elemek számát a minimális mennyiségre optimalizálni. További feladat lehet a legmegfelelőbb alapanyag felderítése, mivel erre a jelen dolgozat keretei között nem került sor. A továbbiakban még rengeteg lehetőséget rejt ez a kutatási téma. A távlati cél egy textil térelem – drapéria, függöny, dizájn elem, térelválasztó, stb. – tervező program kifejlesztése lenne, amely virtuálisan meg tudja jeleníteni a tervezett terméket. Ehhez alapvetően szükséges, hogy a program adatbázisa feltölthető legyen a megjelenítendő textíliák mechanikai és egyéb szükséges adataival.

71



SUMMARY In my thesis I attended to design a drapery background element, which can be used as a room divider or as a fitting room. My work can be divided into two main parts. On the one hand mechanical tests have performed on selected fabrics, on the other hand, the background element has been designed based on by taking advantages of the applied fabrics as much as possible. During the literary research on the basic properties of the fabrics were checked. My goal was to model the selected fabrics via computer. Therefore, the methods of modeling and simulating the fabrics have been examined at first. As next step the sufficient information about the mechanical tests was explored, which could enable the modeling. In the virtue of that tensile, bending and shearing tests and drape measuring were carried out. Then again some information was collected together about where and how the textiles can be used nowadays. After analyzing the product ideas and the environmental of the products, an idea was chosen which our selected fabric can be used to. Finally, I decided to design a room divider which can be transformed into a fitting room. 8 Moroccan fabrics and 5 curtain fabrics were chosen for the mechanical tests to decide which one can be used as this divider element. The purpose of the mechanical tests was to obtain statistically adequate data to the chosen model methods. The Fiber-BundleCells (FBC) method was used to model the failure process of the tested materials, while a computer program based on a multibody pendulum system was used for simulating threedimensional free movement of fabrics. After a review of various dividers and changing room solutions, my own ideas were sketched. After evaluating these, the list of the requirements was put together. The main objective was to design a highly mobile, adaptable, relatively nipper folding mechanism. The frame of the fitting room which can be converted to a divider was put together from ready-made aluminum profile and matching coupling elements (from Bosch-Rexroth catalog). Although these elements are not the cheapest solution, they have the potential of multi-faceted creative transformation. For the covers of the fitting room the tested materials were used. The textile covering was from two types of curtains, curtain sheet items were combined with traditional parts of drapes.

72



It would be worth to perform a cost calculation in connection with the planned space component. Since the frame is made up from more than 27 parts, it is important to know how long it takes to set up and how many people are needed. Because the frame is built up from well variable parts that can be further developed according to how many other types of spatial elements can be constructed from it, or what the minimum quantity of required elements is. Another task can be to detect the most suitable material, because in the present paper this was not worked out. Furthermore, this research has many possibilities. The long-term goal would be the development of a design software of textile background items - drapes, curtains, design elements, dividers, etc.. - that can display virtually the planned product. For this, it is essential to upload the mechanical properties and other necessary information of textiles to the program's database.

73



KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Ezúton szeretném megköszönni mindazoknak a segítségét és közreműködését, akik segítettek szakdolgozatom elkészítésében. Elsősorban köszönöm konzulenseimnek, Halász Mariannának és Horák Péternek a lelkiismeretes, odaadó és mindig ösztönző munkájukat. A legtöbb mérést a BME Polimertechnika Tanszék laboratóriumában végeztem. Ezúton köszönöm a Tanszék munkatársainak a segítségét a labor használatát illetően, különösképp Al-Gaadi Bidournak, aki minden problémámnál rendelkezésemre állt. Hálás vagyok továbbá Vas László Mihálynak a mérések feldolgozásában nyújtott kiemelkedő szakmai segítségéért, valamint Huszár Zsuzsanna Anettnek, aki kiegészítő méréseket végzett a munkámhoz. Köszönöm Tamás Péternek, a Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék munkatársának a redőződésmérés elvégzésében nyújtott segítségét, valamint Katona Ádámnak, hogy szimulációjával elősegítette a szövet redőződésének modellezését. Köszönettel

tartozom továbbá Orcsik

Mariannának,

az

Óbudai

Egyetem

Terméktervező Intézete tanárának, a lehajlásmérő berendezés használatában nyújtott segítségéért, valamint Szabó Tímea textiltervezőnek, aki nélkül a függönyanyagok vizsgálata nem jöhetett volna létre. Végül, de nem utolsó sorban, köszönöm a családomnak és kollégiumi szobatársamnak, hogy türelemmel és megértéssel viselték a munkával töltött időt és nyugodt körülményeket biztosítottak.

74



IRODALOMJEGYZÉK [1]

Vas László Mihály: Textilanyagok szerkezetének elemzése számítógépes modellezéshez; Kutatási tanulmány; Kézirat; Budapest, BME, 2003

[2]

Jederán M. - Tárnoky F. (szerk): Textilipari Kézikönyv; Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979.

[3]

Kokas Palicska L. – Halász M. – Kiss Sz.: A szövetek esést befolyásoló tulajdonságainak vizsgálata; kutatási jelentés az OTKA T042775 számú kutatáshoz, Budapest, 2004

[4]

J. Geršak: Complex deformations of textile structure; Kézirat; 2010

[5]

Horváth Kristóf: Textíliák statikus és dinamikus redőződésének mérése képfeldolgozás alkalmazásával; Diplomaterv, Budapest, BME, 2010

[6]

Vas László Mihály: Textiltermékek tervezése; Szerkezeti makrotulajdonságok; Kézirat; Budapest, BME, 2000

[7]

Simona Jevšnik, Jelka Geršak: Modelling the Fused Panel for a Numerical Simulation of Drape; FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe; January / March 2004, Vol. 12, No. 1 (45)

[8]

J. Gräff, J. Kuzmina: Cloth Simulation using Mass and Spring Model; Gépészet 2004, 4th conference on mechanical engineering, BUTE, May 27-28. 2004, Budapest, ISBN 9632147480, P 443-447

[9]

http://pie-enterior.hu/

[10]

http://www.4szoba.hu

[11]

http://www.fenyokertibutor.hu/fuggoagyvazak.html

[12]

http://www.szephazak.hu/iroda-design/google-super-hq-londonban/472/

[13]

http://www.hegedusandrea.hu/index.php

[14]

Kuzmina

Jekatyerina:

Az

anyagviselkedés

szimulációjának

matematikai

módszerei, Kutatási jelentés az OTKA T 42775 számú kutatási projekthez, Budapest, 2003 [15]

Polimertechnika Tanszék honlapja: http://www.pt.bme.hu; Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

[16]

Sutherland, L. S. and Guedes Soares, C. (1997), “Review of Probabilistic Models of the Strength of Composite Materials”. Reliability Engineering and System Safety, Vol.56. 183-196.

75

Drapéria térelem tervezése [17]


Sutherland L. S., Shenoi R. A., Lewis S.M.: Size and Scale Effects in Composites: I. Literature Review; Composites Science and Technology 59. 209-220, 1999

[18]

Harlow, D. G. and Phoenix, S. L., “The Chain-of-Bundles Probability Model Forthe Strength of Fibrous Materials I: Analysis and Conjectures”. Journal of Composite Materials Vol.12. 195-214. “II: A Numerical Study of Convergence”. Vol.12. (July) 314-334., 1978

[19]

Vas L.M., Tamás P.: Modelling Method Based on Idealised Fibre Bundles; Plastics, Rubber and Composites 37 (5/6) 233-239, 2008

[20]

Vas L.M., Tamás P.: Modelling Size Effects of Fibrous Materials Using FibreBundle-Cells. ECCM-14 14th European Conference on Composite Materials; Budapest, 7-10 June, 2010. Proceedings Paper ID-705, P 1-11. ISBN: 978-963313-008-7.

[21]

Vas L.M.: Strength of Unidirectional Short Fiber Structures as a Function of FiberLength, Journal of Composite Materials 40 (19), 1695-1734, 2006

[22]

P. Tamás; J. Geršak; M. Halász: Sylvie 3D Drape Tester – New System for Measuring Fabric Drape, Tekstil, Zagreb, 2006/10, ISSN 0492-5882, P 497-50

[23]

Neopossidente katalógusa: http://neopossidente.hu/pdf/2_0_0%20Alusinrendszer%20HU%20P.pdf

[24]

Bosch-Rexroth katalógusa: http://www13.boschrexroth-us.com/catalogs/mge70/MGE_7-0_Catalog-2011_10.pdf

[25]

dekorella.hu

[26]

http://thedesignhome.com/

[27]

www.coolthings.com

[28]

www.housevira.com

[29]

Katona

Ádám:

Textíliák

dinamikus

szimulációja

térbeli

rugórendszer

alkalmazásával, Szakdolgozat, Budapest, BME, 2012 [30]

http://www.cmfrt.net/hu/uncategorised-hu/tukorfolia.html

[31]

Tamás P. – Halász M. – Gräff J.: Textilanyagok drapéria-viselkedésének matematikai leírása, kutatási jelentés a T042775 számú OTKA kutatáshoz, 2004. dec. 15.

76

Drapéria térelem tervezése

Recommend Documents