纖維的力學(xué)性質(zhì)

纖維的力學(xué)性質(zhì)演示文稿目前一頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點（優(yōu)選）纖維的力學(xué)性質(zhì)目前二頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)

拉伸外力與紡織材料的形態(tài)變化之間的關(guān)系稱為紡織材料的拉伸性質(zhì)。拉伸性質(zhì)是紡織材料最重要的力學(xué)性質(zhì)，它對紡織品的拉伸強(qiáng)度、耐磨強(qiáng)度等堅牢度指標(biāo)，以及對紡織品的彈性、抗皺性、褶裥保持性、懸垂性等服用性能都有很大的影響。目前三頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)一、拉伸斷裂性能的基本指標(biāo)二、拉伸曲線及其指標(biāo)三、常見纖維的拉伸曲線四、拉伸性能的測量五、拉伸斷裂機(jī)理六、影響因素目前四頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)一、拉伸斷裂性能的基本指標(biāo)1、絕對指標(biāo)(1)斷裂強(qiáng)力(絕對強(qiáng)力)：P（N，cN，mN,gf，kgf）(2)斷裂伸長：ΔL=La-L0(mm)目前五頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)一、拉伸斷裂性能的基本指標(biāo)2、相對指標(biāo)(1)斷裂應(yīng)力：σ=P/A（N/mm2，N/m2）(2)斷裂強(qiáng)度(相對強(qiáng)度)：Ptex=P/Ntex（N/tex，cN/dtex）Pden=P/Nden（N/den，cN/den）(3)斷裂長度：L=P×Nm/g（km）(4)斷裂伸長率(應(yīng)變)：ε=ΔL/L0目前六頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)一、拉伸斷裂性能的基本指標(biāo)3、換算關(guān)系σ=γ×Ptex=9×γ×PdenL=Ptex/g=9×Pden/gγ為纖維的密度(g/cm3)Ptex為纖維的特數(shù)制斷裂強(qiáng)度(mN/tex)Pden為纖維的旦數(shù)制斷裂強(qiáng)度(mN/den)目前七頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)斷裂長度：纖維重力等于其斷裂強(qiáng)力時的纖維長度(km)目前八頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)二、拉伸曲線及其指標(biāo)1、定義：是指在拉伸過程中拉伸力與紡織材料的伸長變形之間的關(guān)系曲線。2、類型(1)負(fù)荷伸長曲線(P-ΔL)(2)應(yīng)力應(yīng)變曲線(σ-ε)目前九頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)負(fù)荷伸長曲線是以被測試樣的伸長長度為橫坐標(biāo)、拉伸力為縱坐標(biāo)所作的曲線，它可由帶有繪圖裝置的強(qiáng)力儀直接得到。應(yīng)力應(yīng)變曲線是以被測試樣的伸長率即應(yīng)變?yōu)闄M坐標(biāo)、試樣每單位細(xì)度所承受的拉伸力即應(yīng)力為縱坐標(biāo)所作的曲線，它可由負(fù)荷伸長曲線、被測試樣拉伸前長度、細(xì)度計算后得到。目前十頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點纖維的拉伸曲線目前十一頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)二、拉伸曲線及其指標(biāo)3、指標(biāo)（1）強(qiáng)伸性(P、ΔL、σ、Ptex、ε)（2）初始模量定義：指纖維拉伸曲線的起始部分直線段的應(yīng)力與應(yīng)變的比值，即-

曲線在起始段的斜率(E=dσ/dε)物理意義：表示纖維在小負(fù)荷作用下變形的難易程度，即纖維的剛性。?。寒a(chǎn)品柔軟，如羊毛、醋酯、粘膠纖維大：產(chǎn)品挺括或粗硬，如滌綸、麻纖維目前十二頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)二、拉伸曲線及其指標(biāo)3、指標(biāo)（3）屈服點Y：σy，εy定義：在纖維的拉伸曲線上伸長變形突然變得較容易時的轉(zhuǎn)折點稱為屈服點。對應(yīng)屈服點處的應(yīng)力和應(yīng)變就是屈服應(yīng)力和應(yīng)變。作圖方法：角平分線法，考泊蘭法，曼列狄斯目前十三頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點屈服點的確定目前十四頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)二、拉伸曲線及其指標(biāo)3、指標(biāo)（3）屈服點Y：σy，εy應(yīng)用：材料在屈服點以前的變形主要為可回復(fù)的彈性變形，屈服點之后的變形中則包含有彈性變形和塑性變形兩部分。一般屈服點高的纖維的紡織產(chǎn)品不易產(chǎn)生塑性變形，因而拉伸彈性、尺寸穩(wěn)定性好。(P101)目前十五頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)二、拉伸曲線及其指標(biāo)3、指標(biāo)（4）功指標(biāo)(是纖維材料抵抗外力破壞所具有的能量)斷裂功W：拉伸纖維至斷裂時外力所作的功

P-△L圖中，拉伸曲線下的面積。目前十六頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)二、拉伸曲線及其指標(biāo)3、指標(biāo)（4）功指標(biāo)(是纖維材料抵抗外力破壞所具有的能量)斷裂比功:σ-ε圖中，拉伸曲線下的面積。Wv：拉斷單位體積纖維所需作的功Ww：拉斷單位線密度和長度纖維所需作的功目前十七頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)二、拉伸曲線及其指標(biāo)3、指標(biāo)（4）功指標(biāo)功系數(shù)η：又稱“功充滿系數(shù)”

。指斷裂功與斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長之乘積的比值。在負(fù)荷伸長曲線中就是負(fù)荷伸長曲線下方的面積與過斷裂點的直方形的面積之比目前十八頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)二、拉伸曲線及其指標(biāo)3、指標(biāo)（4）斷裂功指標(biāo)斷裂功、斷裂比功和功系數(shù)大的大纖維，在受到拉伸等外力作用時能吸收較多的能量，即破壞該纖維需要施加較大的功，它的產(chǎn)品比較抗拉伸，耐磨損，比較堅韌(P101)。目前十九頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)三、常見纖維的拉伸曲線目前二十頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)三、常見纖維的拉伸曲線1、高強(qiáng)低伸型：棉、麻2、低強(qiáng)高伸型：羊毛、醋酯3、中強(qiáng)中伸型：大部分纖維目前二十一頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)四、纖維拉伸性能的測量（P102自學(xué)）擺錘式強(qiáng)力儀稱桿式強(qiáng)力儀電子強(qiáng)力儀目前二十二頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)五、拉伸斷裂機(jī)理纖維中各結(jié)晶區(qū)之間的非晶區(qū)內(nèi)較短的大分子鏈段伸直、變長；隨著拉伸力的增大，大分子的鍵長度增長，鍵角增大，較長的大分子鏈段也伸直、變長；拉伸力繼續(xù)增大時，將可能使原先無定形區(qū)中較短的大分子鏈段斷裂，也可能將它從結(jié)晶區(qū)中逐漸地抽拔出來。各個結(jié)晶區(qū)逐步產(chǎn)生相對移動，大分子由結(jié)晶區(qū)中抽拔最后，由于大分子的斷裂、大分子之間的滑脫而使纖維斷裂。目前二十三頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)五、拉伸斷裂機(jī)理纖維受到拉伸直至斷裂，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化是比較復(fù)雜的。簡單地說，纖維受到拉伸時，首先是纖維內(nèi)部無定形區(qū)中較短的大分子鏈段伸直并沿纖維軸向排列，隨著拉伸力的增大，將使大分子的鍵長增長、鍵角增大而使該段大分子長度增加。逐漸地，無定形區(qū)的那些較長的大分子鏈段也伸直、變長。拉伸力繼續(xù)增大時，將可能使原先無定形區(qū)中較短的大分子鏈段斷裂，也可能將它從結(jié)晶區(qū)中逐漸地抽拔出來。最后，由于大分子的斷裂、大分子之間的滑脫而使纖維斷裂。目前二十四頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)六、影響因素1、纖維結(jié)構(gòu)聚合度：聚合度高，分子間作用力大，強(qiáng)度高取向度：取向度高，受力的大分子根數(shù)多，強(qiáng)度高；大分子滑動量少，斷裂伸長率小結(jié)晶度：結(jié)晶度高，纖維大分子排列越規(guī)整，分子間作用力大，強(qiáng)度高目前二十五頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)六、影響因素2、環(huán)境溫濕度溫度隨著溫度的提高，纖維內(nèi)大分子的熱運動增強(qiáng)，從而削弱大分子間的作用力，導(dǎo)致纖維的強(qiáng)度下降。濕度水分能使大分子間的氫鍵作用力降低，一般會使強(qiáng)度降低。目前二十六頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)六、影響因素3、試驗條件試樣長度根據(jù)弱環(huán)定理，試樣越長，強(qiáng)度越低試樣根數(shù)根據(jù)單纖維斷裂的不同時性，根數(shù)越多，強(qiáng)度越低拉伸速度速度大，時間少，強(qiáng)度越高目前二十七頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點弱環(huán)定理：當(dāng)纖維或紗線試樣長縮短時，最薄弱環(huán)節(jié)被測到的機(jī)會下降，測得了一部分次薄弱環(huán)節(jié)的斷裂強(qiáng)度，從而使測試強(qiáng)度的平均值降低。目前二十八頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點作業(yè)（十）1、解釋下列名詞：斷裂強(qiáng)力、斷裂應(yīng)力、斷裂強(qiáng)度、斷裂長度和斷裂伸長率，推導(dǎo)纖維強(qiáng)度三個指標(biāo)之間的換算式。2、有一批紡織纖維，它們的細(xì)度及測得的平均單纖維強(qiáng)力值如下，計算并列出斷裂長度、相對強(qiáng)度和斷裂應(yīng)力三種指標(biāo)的大小和順序。纖維細(xì)度強(qiáng)力(cN)棉6000Nm5.6毛21um4.2苧麻200Nm268.8粘膠2.78dtex(2.5D)7.5錦綸3.33dtex(3D)17滌綸2.78dtex16.8腈綸6.67dtex(6D)22.2目前二十九頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點作業(yè)3、應(yīng)力一應(yīng)變曲線與拉伸一變形曲線(負(fù)荷伸長曲線)有何異同?如何由拉伸一變形曲線轉(zhuǎn)換成應(yīng)力一應(yīng)變曲線?在應(yīng)力一應(yīng)變曲線上可計算出哪些指標(biāo)?如何計算？與纖維能有什么關(guān)系?4、試述纖維的斷裂機(jī)理，并對影響纖維強(qiáng)度的內(nèi)、外因素作分析。目前三十頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點目前三十一頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點目前三十二頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點蠕變圖(P107圖5-16)目前三十三頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點松弛圖(P107圖5-15)目前三十四頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第二節(jié)纖維力學(xué)性能的時間依賴性一、蠕變和松弛1、定義蠕變：在一定負(fù)荷作用下，變形隨時間而逐漸增加的現(xiàn)象松弛：在一定變形條件下，內(nèi)部應(yīng)力（張力）隨時間而逐漸衰減的現(xiàn)象目前三十五頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第二節(jié)纖維力學(xué)性能的時間依賴性一、蠕變和松弛2、纖維拉伸變形的三部分急彈性變形

加拉伸力，幾乎立即產(chǎn)生的伸長變形；去除拉伸外力，幾乎立即產(chǎn)生回復(fù)的變形由纖維內(nèi)大分子的鍵角、鍵長變化而引起緩彈性變形是指拉伸力不變的情況下產(chǎn)生的伸長變形；去除外力后緩慢回復(fù)的變形由纖維內(nèi)彎曲的大分子伸直、傾斜的大分子趨向于與纖維軸向平行而形成塑性變形是指拉伸外力去除后不能回復(fù)的變形由纖維內(nèi)大分子間的滑移引起。目前三十六頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第二節(jié)纖維力學(xué)性能的時間依賴性一、蠕變和松弛3、原因（由于纖維中大分子重新排列引起的）蠕變：由于隨著外力作用時間的延長，不斷克服大分子之間的結(jié)合力，使大分子逐漸沿著外力方向伸展排列，或產(chǎn)生相對滑移而導(dǎo)致伸長增加，增加的伸長基本上都是緩彈性和塑性變形。松弛：由于纖維發(fā)生變形時具有內(nèi)應(yīng)力，使大分子逐漸重新排列，在此過程中部分大分子鏈段間發(fā)生相對滑移，逐漸達(dá)到新的平衡位置，形成新的結(jié)合點，從而使內(nèi)應(yīng)力逐漸減少。目前三十七頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點對時間和溫度的依賴性羊毛在不同相對濕度下的應(yīng)力松弛羊毛在不同溫度下的蠕變目前三十八頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點羊毛在不同負(fù)荷下的蠕變目前三十九頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第二節(jié)纖維力學(xué)性能的時間依賴性一、蠕變和松弛4、實際應(yīng)用（1）危害織布機(jī)在非平綜狀態(tài)下長時間停機(jī)，經(jīng)紗就會因長時間的張力緊張而逐漸松弛變長，再開車時可能會開口不清而造成織疵；紗線等的卷裝若經(jīng)長時間擱置，可能會因松弛而松爛；服裝在長時間坐著等狀態(tài)的穿著過程中，膝部、肘部、臀部等會因蠕變而產(chǎn)生起拱變形，影響美觀。目前四十頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第二節(jié)纖維力學(xué)性能的時間依賴性一、蠕變和松弛4、實際應(yīng)用（2）解決：改變溫度、濕度、張力以及采用某些化學(xué)的方法，可以改變纖維內(nèi)大分子間的結(jié)合力，達(dá)到促進(jìn)蠕變的產(chǎn)生、降低內(nèi)部應(yīng)力等目的目前四十一頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第二節(jié)纖維力學(xué)性能的時間依賴性二、纖維的彈性1、定義：是指纖維變形的恢復(fù)能力2、指標(biāo)：彈性回復(fù)率：急彈性變形和一定時間內(nèi)可恢復(fù)的緩彈性變形之和占總變形的百分率彈性功回復(fù)率：彈性回復(fù)功占總功的百分率目前四十二頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點等速伸長和等加負(fù)荷試驗機(jī)拉伸圖目前四十三頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第二節(jié)纖維力學(xué)性能的時間依賴性二、纖維的彈性3、影響因素（1）纖維結(jié)構(gòu)大分子的柔曲性氫鍵數(shù)目交聯(lián)結(jié)構(gòu)卷曲數(shù)目前四十四頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第二節(jié)纖維力學(xué)性能的時間依賴性二、纖維的彈性3、影響因素（2）測試條件初始拉伸應(yīng)力或伸長率較大時，彈性回復(fù)率較小負(fù)荷停頓的時間較長，塑性變形有充分的時間產(chǎn)生，彈性回復(fù)率較小去負(fù)荷后停頓的時間較長，緩彈性回復(fù)充分，彈性回復(fù)率較小目前四十五頁\總數(shù)四十七頁\編于十七點第