紡織物理第九章紗線的力學(xué)性質(zhì)

1、H第九章紗線的力學(xué)性質(zhì)引言纖維集合體結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析方法集合體類型：平行纖維束，長(zhǎng)絲紗，短纖紗，混紡紗，機(jī)織 物，針織物和非織造布等。性能間關(guān)系:紗線性能織物結(jié)構(gòu)織物性能、后整理加工 /H紡織成品解題步驟:集合體幾何結(jié)構(gòu)纖維的性質(zhì)集合體幾何結(jié)構(gòu)參考文獻(xiàn)：平行纖維束J.T.I. 1926T.R.J.1980T.R.J.1984T355-368No.10 , p639-640No.8 , p549-551長(zhǎng)絲紗結(jié)構(gòu)力學(xué)J.T.I. 1958短纖維紗J.T.I. 1960J.T.I. 1963J.T.I. 1954,T389-408 T197-220 T156,T499-514T.R.J.1965 ,

2、 No.12 , p1060-1071混紡紗I.T.I. 1949 , T700pplied Polymer Symposium ,1975 ,p295-316分析方法1 .應(yīng)力分析法2.能量分析法、Peirce第一節(jié) 平行纖維束的力學(xué)性質(zhì) 理論(1926年)假設(shè)：纖維性能符合虎克定律，拉伸曲線為直線；各單纖 維的彈性常數(shù)不變；斷裂伸長(zhǎng)和斷裂強(qiáng)度符合泊松分布二、印度學(xué)者 Nachane and Krishna Iyer (1980) 認(rèn)為棉纖 維的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)是相互獨(dú)立的，并不成正相關(guān)，導(dǎo)由 了平行纖維束的拉伸曲線和束纖維強(qiáng)力的表達(dá)式(教材式(9-4 )和式(9-5 )三、Platt (

3、1952) 的工作教材P317 ,圖9-4的物理含義或概念很重要。1 .束纖維中纖維強(qiáng)力利用率Q隨纖維斷裂伸長(zhǎng)率的 CV值增大而增大而降低。2 . Q值隨a/b比值增加而增加。3 . Q值隨纖維平均斷裂伸長(zhǎng)率變化規(guī)律與a/b比值有關(guān)。 a/b為正時(shí)，當(dāng)em T ,Q J ;J a/b 為負(fù)時(shí)，當(dāng) em T ,Q、T ;a/b = 0 時(shí)，Q與em無關(guān)。四、1984年印度學(xué)者提由了由束纖維拉伸曲線求單纖維的平 均強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率及其變異系數(shù)（ CV）值。令e P(ex)deQ(e)殘留函數(shù)（殘存函數(shù)）1 F(e)Nk e當(dāng) l -0 時(shí)，Q(e)=1TimFeNk作良ee曲線,Q(e) e P(

4、e)de0 P(e)deP(e)ded( Q(e)P(e)dedv deP318(9-9)Q(e)0 P(e)e maxe maxePe)deed( Q)eminemin分步積分：V e,du d( Q) ,u Qemaxemax1emax F(e)/.e* e (e)de Q(e)de -deemin( )emin ( )Nk emine第二節(jié)長(zhǎng)絲紗的力學(xué)性質(zhì)關(guān)于紗線拉伸時(shí)，纖維的斷裂模型或紗線中最先斷裂的是 中心部分還是外層纖維的問題，存在兩種截然不同的觀點(diǎn)： l.前蘇聯(lián)學(xué)者外層纖維先斷2.英、美學(xué)者中心層纖維先斷一、應(yīng)力分析法1 .簡(jiǎn)單應(yīng)力分析法假設(shè)：紗線呈圓柱形螺旋線結(jié)構(gòu)；紗線拉伸時(shí)纖

5、維只受拉伸力的作用；紗線直徑不變；纖維服從虎克定律等。2f y cos紗線比應(yīng)力 Ef y cos2紗線模量Ef cos22 考慮紗線直徑收縮和纖維橫向壓應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力分析法二、能量分析法1 原理： 外力作功 = 變形能2 計(jì)算步驟：在大變形中，定義應(yīng)變指標(biāo)為伸長(zhǎng)比 l /l0 ，導(dǎo)出纖維變形r 和 y 間關(guān)系；計(jì)算單位長(zhǎng)度紗線中纖維的變形能 W ；假設(shè)拉伸時(shí) 無能量損耗，由上述原理dW F y ，或F dW/ y ，可得到長(zhǎng)絲紗線拉伸曲線的理論表達(dá)式。3 長(zhǎng)絲紗線拉伸曲線的理論表達(dá)式（ 9-35 ）的應(yīng)用。4 當(dāng)小變形時(shí)，表達(dá)式（ 9-35 ）的結(jié)果與應(yīng)力分析法完全一三、長(zhǎng)絲紗的斷裂過程特征長(zhǎng)

6、絲紗的理論拉伸曲線長(zhǎng)絲紗的實(shí)際拉伸曲線致。9-159-16 ，圖 9-17 ，圖 9-18第三節(jié) 短纖紗的力學(xué)性質(zhì)、分析方法：1 統(tǒng)計(jì)相關(guān)分析法多元線性回歸（多元非線性回歸未有人做過）2 半經(jīng)驗(yàn)半理論方法（索洛維也夫棉紗強(qiáng)力公式）3 理論分析方法二、純紡短纖紗的理論分析要點(diǎn)1 滑脫長(zhǎng)度的概念短纖紗強(qiáng)力 = 斷裂部分纖維強(qiáng)力 + 滑脫部分纖維的摩擦阻力決定滑脫長(zhǎng)度的因素，就是影響短纖紗強(qiáng)力的因素。2 滑脫長(zhǎng)度（ lc ）的計(jì)算簡(jiǎn)易算法 2 rlcq r2 b,lc r b/2q考慮滑脫機(jī)率時(shí)滑脫長(zhǎng)度（ lc ）的計(jì)算方法：見教材P334 。3 考慮纖維轉(zhuǎn)移時(shí)的滑脫長(zhǎng)度（ l c ）的計(jì)算和短紗的

7、模量和比應(yīng)力的理論計(jì)算4 從理論公式中可反映影響短纖紗強(qiáng)度的諸因素纖維長(zhǎng)度；纖維線密度；纖維表面摩擦系數(shù)；纖維強(qiáng)度；紗線捻度；紗線線密度；紡紗方法和纖維在紗中的排列形態(tài)等。三、混紡紗的力學(xué)性質(zhì)由纖維拉伸曲線可預(yù)測(cè)混紡紗強(qiáng)度（分析方祛與復(fù)合材料相同） ，但預(yù)測(cè)的混紡紗強(qiáng)度偏高。如果用兩種纖維的純紡紗拉伸曲線來預(yù)測(cè)混紡紗強(qiáng)度，則與實(shí)測(cè)值較接近。第四節(jié) 紗線的彎曲性能一、紗線的理論彎曲剛度根據(jù)彎曲具有捻度的紗線時(shí)，紗中按螺旋線排列的纖維將受到彎曲和扭轉(zhuǎn)的組合變形，應(yīng)用能量法可解出紗線的最小理論彎曲剛度式（ 9-66 ） 。詳見參考文獻(xiàn)36 ， J.Text.Inst.1964， T516-530二、彎曲滯后矩（矯頑力矩Coercive Couple ）紗線的彎曲滯后矩是由于纖維間的摩擦和纖維本