受力点补强的设计

psnake

受力点补强是户外面料类装备中的常见案例，帐篷/天幕/shelter中尤多，随着UL的发展，帐篷外帐的面料是越来越轻、越来越薄，因此补强的设计针对超薄面料越显重要。如果是厚点的面料，无补强或者模仿或拍脑袋随便补补或许还能混过去，再说户外不是天天遇到大风大雪的恶劣环境。

第一个问题：为什么要补强？用反证法来回答，如果没有补强，那么薄的面料，都透明了，随便缝几针上去，是不是用屁股想也能感觉很脆弱？所以。。。第二个问题：补强的原理。

以下是个人总结的想法，欢迎讨论。为了便于讨论，下面是一个补强系统中的几个元素：

• 主面料
• 补强片
• 补强片与主面料的粘连（多为缝纫）
• 拉点缝纫
• 拉片

拉点受到的力N作用在拉点缝纫上，再由补强片均匀传导给补强线缝纫，这就是补强系统的原理。

以上图为例，拉点缝纫方式为zig-zag，大概40针，如果用20斤的力拉，每针承受大概半斤，力与力是反作用的，这半斤力施加在由补强片和主面料构成的双层面料上的每一个针_孔，并由补强片发散至补强片缝纫线（数一下嘿，正好也是40针），MLD 居然那么科学？

以上是一个最为粗浅的受力原理分析，实际情况中，一个补强系统的整体强度、稳定性大概有以下因素：

• 拉点缝纫的范围
• 拉点缝纫的工艺
• 补强片的厚度、硬度
• 补强片的大小（轮廓）、经纬线排列方向
• 补强片和主面料的特性差异（如伸缩性）
• 补强线缝纫的手法

顺便说一下，个人觉得受力点不用补强片的任何做法都有耍流氓的嫌疑 ;-), 如果你觉得面料牢靠到不需要用补强片，那么为何不采用稍稍弱一点面料 + 补强片、从而降低帐篷的总重？毕竟，拉点一般被认为是帐篷体系中的受力瓶颈，就应该有补强，看到一些中流水平的帐篷不用补强片，不排除偷工减料嫌疑，小小的补强片，在制作上是很花精力的。偷偷说一句，发现手里一块水电的双飞貌似也没有补强，但是不得不说，水电的这个10D面料实在是太tmd彪悍了！！！

总算要开始正题。。。

1. 拉点缝纫的范围和手法（工艺）

拉点的缝纫范围的在面料可承受的有效针距、针_孔独立受力的最小间距下尽可能的小、尽可能的圆润，但是要有一定的针数，以满足强度需要；拉点缝纫范围过于突兀或者深入，缝纫本身强度是没问题了，但受力不均的风险增加。

不佳案例一：

Suluk 46的Steve Evans做过一个cuben fiber tieout 的受力测试，在以下图片中，由于织带过于深入，末端缝纫几乎贴近了加强片的边缘，加强片的作用减弱，我认为，与其说他在测试cuben tieout的强度，不如说是测cuben 面料本身的强度。有兴趣的同学可以点击以下链接：
http://www.suluk46.com/RandD%20-%20RD20%20Cuben%20Tieout%20Tests.html


记得mc鲁桑的cuben tarp第一版也是织带过于深入。。当时俺还提过。。那帖子里的图片现在都挂掉啦~~^_^

下面是从自由之魂兄的帖子中出来的一张图片，拉点缝纫和加固片缝纫重合（“井”号标示），井号四周的小范围为受力薄弱区域（此处已不存在补强机制了）。


不好案例二：不够圆润？

下面这个初看是不是不错？但是握住织带，朝实心箭头方向拉就能体会到：虚线箭头所指的直角转弯过于突兀，直角顶点的那一针眼是个薄弱点。


然后我就改进了，下图中的2种方式还有点不一样，感觉底下那个比上面那个更好，能说出为什么么？


好的案例：

细看黑色织带上的黑色线迹，三条直线缝，第一条缝线为包边线，贯穿织带的整个宽度，13个针眼，下面2条每每间隔2毫米，织带边缘留0.5毫米，直线缝来回3道（triple-stitch），12个针_孔，织带宽20mm。


关于缝纫的工艺，我不喜欢zig-zag曲折缝，这只是个人的风格~~我不喜欢面料被蹂躏的感觉，即使面料强到可以被蹂躏 ;-)，所以俺上靠的很近的直线缝  + triple stitch。

2．补强片的厚度、大小。

拉点缝纫的强度由补强片的厚度决定。只要补强片足够厚（更科学的说是补强片的面料纤维足够彪悍），那么拉点缝纫的强度就不成问题 – 那么，接下来压力就转移到补强片的缝纫线迹上，补强片缝纫的强度由补强片的大小决定，因为越大的补强片就有越长的补强缝纫线迹、越多的针眼，加在每个针眼上的压力就小了 – 但前提是每个针眼受到的力一样，即接下来的一个重要话题：均匀受力。

3．关于均匀受力

Steve Evans在testing cuben tieout中的结论，我不能同意更多：It is becoming more and more obvious that the tieout itself is not the weak part in these tarp designs. It seems as though a more important issue to work and deal with is how the stress of the pullout tension is distributed onto the parent material. （他实验方法有点错误，所以苦恼每次都把主面料搞破 ）

前面说过，只要简单地把补强片加厚，就能满足拉点缝纫的强度需求；拉力分散到主面料 (parent material) 就是通过补强片的缝纫针眼，这是“以量取胜”的策略，如果哪个不听话的驴蹄子在下图箭头方向上随便一个点猛踢一脚，造成单方向瞬间承受过多的力，绿框那地方的几针就有可能破损。


所以，面料越为轻薄，均匀受力越为关键之关键！除去帐篷设计的因素，搭建的业务水平要努力做到高超，搭出的帐面要均匀紧篷，各处张力均匀适当。

均匀受力对加强片的要求：

补强片硬一些，更能均匀受力。记得msr hubba的帐角加强有用类似橡胶片粘合的。

这种圆弧形的补强片当然是更均匀散力一些：


补强片和主面料的经纬线走向应该差45度，这是保证拉点缝纫强度的最优，对cuben fiber更需如此。援引zPacks的一段话：
The Dyneema threads in Cuben material are aligned vertically and horizontally, but not diagonally. Any pressure points on your gear (pocket corners, strap attachments, loops, etc) need to be reinforced with diagonally aligned material otherwise the vertical and horizontal threads can pull apart.

补强片需要与主面料有类似的伸缩性能，如果补强片远比主面料弹力大，补强片就起不到什么作用。

Gossamer Gear之前用spinnakar做东西，标注补强用的70D PU面料，我想这就是一个直观的概念吧：超级超级薄的料子，补强用厚1-2个级别的料子比较保险；一般厚的料子，补强用厚0.几-1个级别的料子。比较厚的40D或者70D，直接用原面料补强。另外spinnakar用silynon来补应该是不行的，因为两者弹力相差太大，所以Gossamer用的是PU？

在使用中我还发现下图一个有趣的现象，拉点受力后，左右面料各呈现3道波纹，正上方的补强片缝纫线下出现面料隆起，这整些个图案呈现左右对称之势，谁来解释一下？


4．关于Cuben的补强

Cuben补强比较好的方案，目前看来是：用重量的cuben去补轻量的cuben，补强片和主面料采用大面积粘合方式（可以把粘合想象成无数个针眼），cuben胶带/胶水的sheer能力使得补强片粘合的强度不成问题，然后是拉点：拉点采用比较细致的线缝，比方下面这个比较别致：


最后上一些美图欣赏。。。这个logo一方面是个logo, 另一方面有2次补强的嫌疑 ？，第一层次的补强是黑色的大扇形cuben，第二层次是范围小一点的logo标布，并且织带要夹在2层补强的中间。


。。。


。。。


（完）

[ 本帖最后由 psnake 于 2013-5-3 20:32 编辑 ]

彩云指南

有理论，有实物，赞

psnake

发帖时候可以批量上传图片了。。热泪盈眶啊~~然后发现针_孔是关键字~~靠靠！！

mc鲁迅

分析受力的时候最好分辨sheer和peel
在我看来sheer靠面料 peel靠缝纫/贴合

ps 我的原域名过期了 没续 现在变成卖屁股的网站了 所有图片都丢失了

自由之魂

很专业，很用心，能对帐篷有这么多的理解已经是很高的水准了。。。。

leonedolci

歪个楼，顶楼图片里MLD常用的这种适合2~3mm线的line-loc，国内哪里能买到？原来taobao有一家，还没轮到买呢，已经关店了ft。

psnake

国内还真不知道，国外就不说。
可以问问懒猫有没有，或者自由 。

jane

说说，为什么“针_孔”是关键字呢？

ieo2lr

原帖由 jane 于 2013-5-7 10:50 发表
说说，为什么“针_孔”是关键字呢？

传说中的“为了维护社会正常的风气”，防止有人打小广告提供“针_孔”摄像机？

leonedolci

正打算做天幕呢，受教了。

leonedolci

谢谢。懒猫万年联系不到啊。。。我去问问王总吧。。。

自由之魂

借光P版，把最近设计的天幕补充一张天幕的加强点参考一下。

[ 本帖最后由 自由之魂 于 2013-5-11 06:49 编辑 ]

流云

做工真细腻，学习
我补强片就是直接用胶粘上去完事