紡織物理 第九章紗線的力學(xué)性質(zhì)

1、.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：纖維性能紗線結(jié)構(gòu)紗線性能 織物結(jié)構(gòu)織物性能 后整理加工紡織成品假設(shè)解題步驟：試樣的變形纖維的變形集合體幾何結(jié)構(gòu)纖維的性質(zhì)纖維上產(chǎn)生的力集合體幾何結(jié)構(gòu)試樣上的外力參考文獻(xiàn)：平行纖維束J.T.I. 1926，T355-368T.R.J.1980，No.10，p639-640T.R.J.1984，No.8，p549-551長(zhǎng)絲紗結(jié)構(gòu)力學(xué) J.T.I. 1958，T389-408 J.T.I. 1960，T197-220 J.T.I. 1963，T156短纖

2、維紗J.T.I. 1954，T499-514 T.R.J.1965，No.12，p1060-1071混紡紗J.T.I. 1949，T700 Applied Polymer Symposium，1975，p295-316分析方法 1應(yīng)力分析法2能量分析法第一節(jié) 平行纖維束的力學(xué)性質(zhì)一、Peirce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 所以，平行纖維束拉伸曲線為 Pe(x) 對(duì)上式求導(dǎo)，令 Fe l Fmax 可得平行纖維束強(qiáng)力Fmax l二、印度學(xué)者Nachane and Krishna Iyer (1980)認(rèn)為棉

3、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)出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 (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。2Q值隨a/b比值增加而增加。3Q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)，Q；a/b為負(fù)時(shí)，當(dāng)，Q；a/b = 0 時(shí)，Q與無關(guān)。四、1984年印度學(xué)者提出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。令殘留函數(shù)（殘存函數(shù)）當(dāng)l0時(shí)，=1作e 曲線， 分步積分：，P31

4、8(9-9)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)纖維只受拉伸力的作用；紗線直徑不變；纖維服從虎克定律等。 紗線比應(yīng)力紗線模量2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，導(dǎo)出纖維變形和間關(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，或，可得到長(zhǎng)絲紗線拉伸曲線的理論表達(dá)

5、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)力分析法完全一致。三、長(zhǎng)絲紗的斷裂過程特征長(zhǎng)絲紗的理論拉伸曲線圖9-15長(zhǎng)絲紗的實(shí)際拉伸曲線 圖9-16，圖9-17，圖9-18第三節(jié) 短纖紗的力學(xué)性質(zhì)一、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（）的計(jì)算簡(jiǎn)易算法 ，考慮滑脫機(jī)率時(shí)滑脫長(zhǎng)度（）的計(jì)算方法：

6、見教材P334。3考慮纖維轉(zhuǎn)移時(shí)的滑脫長(zhǎng)度（）的計(jì)算和短紗的模量和比應(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身的力學(xué)滯后引起的。三、紗線彎曲剛度的