Drapéria térelem tervezése

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Drapéria térelem tervezése BSc szakdolgozat Készítette: Konzulensek: Dr. Horák Péter egyetemi docens Dr. Halász Marianna egyetemi docens 2013

2 Drapéria térelem tervezése - A feladatkiírás eredeti, aláírt példánya 2

3 Drapéria térelem tervezése - Ellenőrző és értékelő lap - 3

4 Drapéria térelem tervezése TARTALOMJEGYZÉK Tartalomjegyzék... 4 Bevezetés... 5 Ütemtervezés Irodalomkutatás és információgyűjtés A szövet alapvető tulajdonságai Szövetek vizsgálata Alapvető geometriai jellemzők mérése Kelmék esésének vizsgálata A kelmék lehajlásának vizsgálata Kelmék sávszakító vizsgálata Kelmék nyíró vizsgálata Anyagok modellezésének lehetőségei Szálas szerkezetek szálköteg-cella modellje Véges elemes módszer Többtömegű lengőrendszeren alapuló modell Terméklehetőségek Textil anyagok felhasználása Termékkörnyezet Közösségi terek és a textília Célok megfogalmazása Drapéria textíliák vizsgálata A vizsgált anyagok A mérések menete és célja A szálköteg-cella modellezés Mérési eredmények A mérések kiértékelése Többtömegű lengőrendszeren alapuló modellezés Mérési eredmények A szimuláció A redőződés mérés eredményei Tervezés Terméklehetőségek felkutatása Termékkoncepciók, formaötletek kidolgozása és értékelése Követelményjegyzék Termékjavaslat kidolgozása Részletek kidolgozása Látványterv Műszaki dokumentáció Összefoglalás és további célkitűzések Summary Köszönetnyilvánítás Irodalomjegyzék

5 Drapéria térelem tervezése 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

6 Drapéria térelem tervezése ÜTEMTERVEZÉS 6

7 Drapéria térelem tervezése 7

8 Drapéria térelem tervezése 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

9 Drapéria térelem tervezése 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 Polimer Kémiai és molekuláris szerkezet Polimer morfológia - 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

10 Drapéria térelem tervezése A szövetek műszaki 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] 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/m 2 [3]. 10

11 Drapéria térelem tervezése Lánc- és vetülékirány meghatározása M k = g 100 g m2 (1) 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/cm 2 ) 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: a x [mm] Az x index a mérésnél alkalmazott fajlagos terhelés értéke [cn/cm 2 ]. A vizsgálathoz használt készülék: Vastagságmérő készülék, FC-01 11

12 Drapéria térelem tervezése 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: M D = [%] (2) M Ahol: M 1 [m 2 ] az eredeti körgyűrű területe, M 2 [m 2 ] az árnyékkal határolt gyűrű területe. 1 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

13 Drapéria térelem tervezése 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 b.) a rekonstruált metszet c.) a rekonstruált geometria 5. ábra A kelme redőződésének mérése [22] 13

14 Drapéria térelem tervezése 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 = M B ρ (3) ahol E a Young modulus, mely anyagspecifikus jellemző, I a terhelt keresztmetszetben fellépő másodrendű nyomaték, M B 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. F B = EI = M Bρ b b (4) ahol F B az egységnyi szélességre vonatkoztatott hajlítómerevség [Nm], b a kelmesáv szélessége [m]. Jelöljük az S arányszámmal az F B hajlítómerevség és az m [g/m 2 ] területi sűrűség hányadosát. 14

15 Drapéria térelem tervezése S = F B m (5) Ezen az alapelven elindulva Peirce levezette az ún. súlyegységre eső hajlítás egyenletét (6). S = l 3 cosρ 2 8 tan ρ (6) ahol l a lehajlott szövet hossza. Amennyiben egy olyan ρ szöget keresünk, melyre teljesül, hogy cos ρ = tan ρ, akkor a fenti (3) egyenlet leegyszerűsödik. Ez jó közelítéssel nál valósul meg. S = l3 8 (7) 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: c = l 2 [mm] (8) A c hajlító hossz egy kvantitatív érték, mellyel jól jellemezhető a mintasáv két dimenziós redőződési képessége. F B hajlítómerevség megmutatja, hogy a saját súlya alatt lehajló szövet sáv végén, külső erő alkalmazása nélkül mekkora nyomaték ébred [4]. F B = mc 3 (9) ahol m a területi sűrűség [ g 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 = 12F B h 3 (10) ahol F B 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 = b h3 12 (11) 15

16 Drapéria térelem tervezése E = M B ρ I = 12M B ρ b h 3 = 12F B h 3 (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

17 Drapéria térelem tervezése 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] Kelmék sávszakító vizsgálata Alkalmazási terület: Szövetek és nemszőtt kelmék szakítóerejének, szakadási nyúlásának, szakítómunkájának és fajlagos szilárdsági jellemzőinek meghatározása [2]. Fogalmak Sávszakítóhossz, mértékegysége: cn/tex : a próbasáv finomsági számára vonatkoztatott szakítóerő, Teherviselő fonalak szakítóhossza, : a teherviselő fonalak finomsági számára vonatkoztatott szakítóerő; mértékegysége: cn/tex Sávszakítószilárdság, : a próbasáv keresztmetszeti területére vonatkoztatott szakítóerő; mértékegysége: N/mm 2 A terherviselő fonalak szakítószilárdsága, : a teherviselő fonalak keresztmetszeti területére vonatkoztatott szakítóerő; mértékegysége: N/mm 2 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

18 Drapéria térelem tervezése 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: R k = 10 2 F max m N b cn (13) tex ahol F max a sávszakítóerő, N; m N a kelme területi sűrűsége, g/m 2 ; b a próbasáv szélessége, mm. A teherviselő láncfonalak szakítóhossza: R l = 10 4 F max,l cn m l btt l tex (14) ahol F max, l a láncirányú szakítóerő, N; s l a lánc fonalsűrűség, 1/10 cm; Tt l a láncfonalak finomsági száma, tex. 18

19 Drapéria térelem tervezése A sávszakítószilárdság: σ k = F max ba x N mm2 (15) ahol a x a kelme vastagsága, mm. A teherviselő láncfonalak szakítószilárdsága: ahol ρ N a szálasanyag sűrűsége, g/cm 3 σ l = 10R l ρ N N mm2 (16) 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. Húzás Erő [N] Elmozdulás [mm] 9. ábra Ciklikus húzóvizsgálat erő - elmozdulás görbéje 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

20 Drapéria térelem tervezése 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 ,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

21 Drapéria térelem tervezése 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 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

22 Drapéria térelem tervezése 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) / nf 1, z = u / ε S (17) < S ahol n a szálak száma, F S a szálak átlagos szakítóereje, és ε S a szálak átlagos megnyúlása, illetve z a normalizált köteg. 22

23 Drapéria térelem tervezése 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 L o L o L o 13. ábra A szövetminta modellezése egy ekvivalens fonalelemek alkotta E-köteggel 20]: A 13. ábrán látható fonal E-kötegének húzóerejét a következő egyenlet adja meg [19- ( Q ( u )) = E[ Fy ( u; a)] = K y f y ( u; a1 ) 1 ε ; 2 (18) F ( u; a) a y Sy ahol u a köteg nyúlása, K y és Q εsy a fonal szakadási nyúlásának (ε Sy ) a kezdeti húzómerevsége és eloszlása. f y (u), f y (0)=0, a fonal normált húzókarakterisztikája, ami egyszerű esetben lineáris, mint ahogyan a 12. ábra is mutatja, amíg a 1, a 2, és a jelöli a húzókarakterisztika paramétereit és a ε Sy eloszlását, ahol a tulajdonképpen egy paramétervektor. 23

24 Drapéria térelem tervezése 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 ( Q ( u )) f, α( u; b) = E[ Fy ( u; b)] = K f, α f y( u; b1 ) 1 ε ; b2 (19) ahol b egy új paraméter vektor, K f a szövet kezdeti húzómerevsége, azonban a húzókarakterisztika és a eloszlás képlete megegyező az előzőekkel, csak a paraméterük változott: a i b i (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 L 0 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). Sy B 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.) B 2 B 0 B L o <B B<L o <2B 2B<L o 15. ábra A fonalak elhelyezkedési különböző befogási hosszak mellett 24

25 Drapéria térelem tervezése Kis befogási hossznál (L o <B) a szövet egy ill. két oldalon befogott fonalakat tartalmaz, amennyiben B<L o nál akkor nincsenek kétvégen befogott fonalak, ha pedig L o >2B-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<l S ), akkor a fonal kicsúszik a befogópofákból, azonban ha egyenlő vagy nagyobb az L S értéknél, akkor a fonalak elszakadnak. A 16. ábrán láthatjuk, hogy pl. az adott sávban a két végüknél befogott fonalak és egy része az egyik végén befogottaknak elszakad, viszont az egyik végüknél befogottak másik része kicsúszik. 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. F = S = fls fglgs (21) 25

26 Drapéria térelem tervezése ahol f G =f+f o a fonalakra érvényes fajlagos tapadás illetve L GS a kritikus tapadási hossz. Ezen elv alapján kíséreljük meg leírni az általunk vizsgált szövet alakváltozási tulajdonságait és tönkremeneteli folyamatát leírni 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

27 Drapéria térelem tervezése 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 18. ábra Hálós modell Szálirányhoz képest 45 fokos húzás esetén 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

28 Drapéria térelem tervezése 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] tömegpont 20. ábra Az egy tömegpontra ható kapcsoló elemek 1, 2 hajlító elemek 3, 4 nyíró elemek, 5, 6 szerkezeti elemek 1 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

29 Drapéria térelem tervezése 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 ismert. Gyakran előfordul lányszobákban is. 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]. 21. ábra Modern fényáteresztő anyagból készült baldachin [9] 29

30 Drapéria térelem tervezése 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

31 Drapéria térelem tervezése 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 ( 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] 29. ábra Függőágy a kertben [11] 31

32 Drapéria térelem tervezése 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, 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. 30. ábra Praktikus tárolók az előszobában [10] 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

33 Drapéria térelem tervezése 32. ábra Függönyvilágítás [9] 33. ábra Keleti falikép [9] 1.5 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 ( 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 Drapéria térelem tervezése 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

35 Drapéria térelem tervezése 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 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: 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 35

36 Drapéria térelem tervezése 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/m 2 ] 1 0, ,19 2 0, ,51 3 0, ,18 4 0, ,74 5 0, ,04 6 0, ,74 7 0, ,76 8 0, ,86 1. táblázat Marokkói szövetek adatai 36

37 Drapéria térelem tervezése 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/m 2 ] F1 0, ,73 F2 0, ,62 F3 1, ,90 F4 0, ,07 F5 0, ,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 mintát készítettem elő többféle méretben. A marokkói anyagok 37