新型机织人工前交叉韧带的研制及其力学性能研究

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文中的人工韧带通过机织方式织造成管状织物,对其进行拉伸及循环载荷性能测试,并将测试结果与人体韧带的数据比较,最后与现存的针织和螺旋编织人工韧带参数进行综合比较,得出机织方式所得机织管状人工韧带有其可取之处,研究结果可为人工韧带的开发开辟一条新的途径。  (1)实验的具体步骤是:首先是对人工韧带材料的选择,从质量及价格可接受度方面综合考虑选用涤纶低弹复丝,具体的规格是100D/72f、150D/72f、200D/72f,由于织造条件的限制,需要对涤纶复丝进行加捻和热定型处理之后才能进行织造。由于实验条件限制,热定型采用传统的蒸汽定捻方式。织造参数分别是纬密400根/10cm、600根/10cm,基础组织分别是1/1平纹、1/3斜纹、2/2斜纹,每筘分别穿入4根与6根,经纱根数是96根与120根,通过实验织造出55组不同管状织物,具体的织造工艺参数调节根据织造条件进行设置;  (2)对织物进行力学性能测试前需对织造出的管状织物进行去污及热定型处理,力学性能测试主要是拉伸测试和循环载荷测试,由拉伸测试结果可得经纱根数及纱线细度对拉伸强力及回复率的影响较大,由循环载荷测试结果可得经纱根数对循环载荷的强力及伸长的变化影响最大。加入 PBT弹性丝织得的人工韧带弹性增加,对比一般管状织物与加入弹性丝的织物两种织物的拉伸性能和循环载荷性能可知,加入 PBT长丝后,管状人工韧带的强力变化不大,仍可以满足人体韧带的强力要求,而断裂伸长率大大提高,远远大于一般管状织物的断裂伸长率;综上对结果分析综合分析可得出一般机织管状人工韧带的最佳的试样是#54,工艺参数是:经纱数96根,纱线细度200D,每筘穿入数4根,基础组织是2/2斜纹,纬密是400根/10cm,织物的强力及伸长率分别是848N和57%,达到人体韧带对强力及伸长的要求;  (3)定伸长15mm进行循环载荷实验中即拉伸变形率达到30%时拉伸强力是373.11N,弹性回复率44.57%;加入PBT弹性丝的机织管状人工韧带的最佳工艺参数是:经纱数96根,纱线细度200D,每筘穿入数4根,基础组织是2/2斜纹,纬密是400根/10cm,织物的强力及伸长率分别是661.49N和63.15%,达到人体韧带对强力及伸长的要求。定伸长15mm进行循环载荷实验中即拉伸变形率达到30%时织物强力是297.77N,弹性回复率46.63%,塑性变形率为17.09%,应力松弛率与一般管状织物相比较小,为4.77%;  (4)把文中实验所得结果与现存的针织及螺旋编织人工韧带进行对比分析,可以得出机织织造方式强力基本符合人体韧带的要求,伸长率也完全符合要求,与针织和编织人工韧带相比有其优点,可以进行下一步的研究。
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