纖維和紗線的力學(xué)性質(zhì)

纖維和紗線的力學(xué)性質(zhì)第一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三基本指標(biāo)1、斷裂強(qiáng)力（breakingstrength）Pb纖維能承受的最大拉伸外力，或單根纖維受外力拉伸到斷裂時(shí)所需要的力，單位：N，cN2、斷裂強(qiáng)度（breakingtenacity）簡(jiǎn)稱比強(qiáng)度或比應(yīng)力，指單位線密度纖維所能承受的拉伸力，單位為N/tex，常用cN/dtex（或cN/d）第二頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三3、斷裂應(yīng)力s

b指單位纖維橫截面上纖維所那承受的最大拉力，標(biāo)準(zhǔn)單位為N/m2(即帕)，常用MPa

(N/mm2)4、斷裂伸長(zhǎng)纖維或紗線在拉伸外力作用下，拉伸到斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)，稱斷裂伸長(zhǎng)。

第三頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三5、斷裂伸長(zhǎng)率表示纖維承受最大負(fù)荷時(shí)的伸長(zhǎng)變形能力

第四頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三計(jì)算題：測(cè)得某批棉纖維的公制支數(shù)為5500，斷裂強(qiáng)力為3.8CN，斷裂伸長(zhǎng)為0.75mm，試樣長(zhǎng)度為10mm，纖維密度為1.52克/立方厘米，求該批棉纖維的：（1）

斷裂強(qiáng)度

（3）

斷裂伸長(zhǎng)率第五頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三6、功

斷裂功：指拉伸纖維至斷裂時(shí)外力所作的功，是纖維材料抵抗外力破壞所具有的能量，表示紡織材料的韌性。

斷裂功的大小與試樣粗細(xì)和長(zhǎng)度有關(guān)dlPaLa第六頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三應(yīng)力應(yīng)變曲線：第七頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三6、初始模量定義：纖維應(yīng)力－應(yīng)變曲線初始階段的斜率表征在小變形條件下，纖維受外力時(shí)抵抗變形能力的大小7、屈服點(diǎn)纖維拉伸曲線上“虎克區(qū)”和屈服區(qū)的轉(zhuǎn)變點(diǎn)在纖維的拉伸曲線上伸長(zhǎng)變形突然變得較容易時(shí)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)。超過屈服點(diǎn)后，纖維將產(chǎn)生較高比例的塑性第八頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、常見纖維的拉伸性質(zhì)麻棉滌綸錦綸蠶絲腈綸粘膠醋纖羊毛第九頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三產(chǎn)業(yè)用纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

第十頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三拉伸曲線可分為三類：強(qiáng)力高，伸長(zhǎng)率很小的拉伸曲線棉、麻等纖維素纖維拉伸曲線近似直線，斜率較大；強(qiáng)力不高，伸長(zhǎng)率很大的拉伸曲線羊毛、醋酯纖維等；表現(xiàn)為模量較小，屈服點(diǎn)低和強(qiáng)力不高；介于上述之間的拉伸曲線滌綸、錦綸、蠶絲等纖維。第十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、纖維斷裂機(jī)理與影響強(qiáng)伸度的因素虎克區(qū)OA：大分子鏈鍵長(zhǎng)和鍵角的變化，基本符合虎克定律；屈服區(qū)AB：大分子間產(chǎn)生相對(duì)滑移，在新的位置上重建連接鍵。變形顯著且不易恢復(fù)，模量相應(yīng)逐漸變??；增強(qiáng)區(qū)BC：錯(cuò)位滑移的大分子基本伸直平行，互相靠攏，使大分子間的橫向結(jié)合力有所增加，形成新的結(jié)合鍵，曲線斜率增大至斷裂。第十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三纖維的斷裂：1、非結(jié)晶區(qū)中大分子從結(jié)晶區(qū)抽拔出來或被拉裂。2、結(jié)晶區(qū)大分子結(jié)合力被破壞，大分子產(chǎn)生相對(duì)滑移，結(jié)晶區(qū)逐步松散。纖維的伸長(zhǎng)：1、大分子的伸直、伸長(zhǎng)（鍵長(zhǎng)鍵角的增大，取向度的提高）2、大分子之間的相互滑移。第十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三影響纖維強(qiáng)伸都的因素:1.內(nèi)因：（1）大分子聚合度（2）大分子取向度（3）大分子結(jié)晶度（4）纖維的細(xì)度不勻2.外因：（1）拉伸速度（2）試樣長(zhǎng)度（3）試樣內(nèi)的纖維根數(shù)（4）溫濕度（5）其他第十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三溫度對(duì)滌綸拉伸性能的影響

回潮率一定，溫度↑，纖維大分子熱運(yùn)動(dòng)↑，大分子柔曲性↑，分子間結(jié)合力(次價(jià)鍵力)↓→纖維斷裂強(qiáng)度↓，斷裂伸長(zhǎng)率↑，初始模量↓，

第十六頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三相對(duì)濕度對(duì)富強(qiáng)纖維和棉的影響

相對(duì)濕度對(duì)細(xì)羊毛拉伸性能的影響

第十七頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三影響紗線的強(qiáng)伸度的因素：1.內(nèi)因（1）纖維性質(zhì)（2）紗線結(jié)構(gòu)（3）混紡比1.外因（1）拉伸速度（2）試樣長(zhǎng)度（3）溫濕度（4）拉伸類型第十八頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三四、纖維和紗線的變形和彈性（一）變形分類1.急彈性變形：在外力除去后迅速恢復(fù)的一部分變形。2.緩彈性變形：在外力除去后，需經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間后才能逐漸恢復(fù)的變形。3.塑性變形：在外力除去后，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間放置不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。第十九頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三彈性指標(biāo)彈性回復(fù)率：指急彈性變形和一定時(shí)間內(nèi)的緩彈性變形占總變形的百分率。第二十頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三蠕變定義：纖維在一定負(fù)荷作用下，變形隨時(shí)間而逐漸增加的現(xiàn)象ε1、ε3，急彈性變形，與時(shí)間無關(guān)ε2、ε4，緩彈性變形，與時(shí)間有關(guān)ε5，塑性變形第二十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三應(yīng)力松弛：定義：在一定變形條件下，纖維內(nèi)力隨時(shí)間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象第二十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三纖維和紗線的疲勞破壞：靜態(tài)疲勞或蠕變疲勞蠕變過程中，外力對(duì)材料不斷作功，直至材料被破壞。多次拉伸(或動(dòng)態(tài))疲勞纖維材料經(jīng)受多次加負(fù)荷、減負(fù)荷的反復(fù)循環(huán)作用，因塑性變形的逐漸積累，纖維內(nèi)部的局部損傷，形成裂痕，最后被破壞的現(xiàn)象第二十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三纖維的重復(fù)拉伸疲勞圖（b）定伸長(zhǎng)疲勞曲線：纖維每次被拉伸到一設(shè)定伸長(zhǎng)率時(shí)停頓一定時(shí)間，然后卸負(fù)荷?？棛C(jī)上經(jīng)紗所受的拉伸接近這一形式。（a）定負(fù)荷疲勞曲線：是采用纖維被拉伸到一設(shè)定負(fù)荷時(shí)，保持纖維伸長(zhǎng)值一段時(shí)使纖維產(chǎn)生應(yīng)力松弛，然后卸去負(fù)荷，再停頓一定時(shí)間后，進(jìn)行第二次拉伸，依次重復(fù)。疲勞試驗(yàn)方法第二十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三纖維疲勞破壞的影響因素（1）纖維的結(jié)構(gòu)與性能纖維的拉伸斷裂功大，彈性回復(fù)性能好，塑性變形不易積累，疲勞壽命↑；纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷、表面裂痕、裂縫等是材料受力時(shí)的應(yīng)力集中源→材料疲勞破壞加速；纖維材料易發(fā)熱，產(chǎn)生熱老化，影響其疲勞壽命，如輪胎簾子線、運(yùn)輸帶等。第二十六頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星