纖維和紗線的力學性質(zhì)

纖維和紗線的力學性質(zhì)第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三基本指標1、斷裂強力（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所需要的力，單位：N，cN2、斷裂強度（breakingtenacity）簡稱比強度或比應(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，共二十七頁，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，標準單位為N/m2(即帕)，常用MPa

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

第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三5、斷裂伸長率表示纖維承受最大負荷時的伸長變形能力

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

斷裂強度

（3）

斷裂伸長率第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三6、功

斷裂功：指拉伸纖維至斷裂時外力所作的功，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和長度有關(guān)dlPaLa第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三應(yīng)力應(yīng)變曲線：第七頁，共二十七頁，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，纖維受外力時抵抗變形能力的大小7、屈服點纖維拉伸曲線上“虎克區(qū)”和屈服區(qū)的轉(zhuǎn)變點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。超過屈服點后，纖維將產(chǎn)生較高比例的塑性第八頁，共二十七頁，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，共二十七頁，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，共二十七頁，編輯于2023年，星期三拉伸曲線可分為三類：強力高，伸長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；強力不高，伸長率很大的拉伸曲線羊毛、醋酯纖維等；表現(xiàn)為模量較小，屈服點低和強力不高；介于上述之間的拉伸曲線滌綸、錦綸、蠶絲等纖維。第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三三、纖維斷裂機理與影響強伸度的因素虎克區(qū)OA：大分子鏈鍵長和鍵角的變化，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)逐漸變小；增強區(qū)BC：錯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，共二十七頁，編輯于2023年，星期三第十三頁，共二十七頁，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)生相對滑移，結(jié)晶區(qū)逐步松散。纖維的伸長：1、大分子的伸直、伸長（鍵長鍵角的增大，取向度的提高）2、大分子之間的相互滑移。第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三影響纖維強伸都的因素: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）纖維的細度不勻2.外因：（1）拉伸速度（2）試樣長度（3）試樣內(nèi)的纖維根數(shù)（4）溫濕度（5）其他第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三溫度對滌綸拉伸性能的影響

回潮率一定，溫度↑，纖維大分子熱運動↑，大分子柔曲性↑，分子間結(jié)合力(次價鍵力)↓→纖維斷裂強度↓，斷裂伸長率↑，初始模量↓，

第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三相對濕度對富強纖維和棉的影響

相對濕度對細羊毛拉伸性能的影響

第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三影響紗線的強伸度的因素：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）試樣長度（3）溫濕度（4）拉伸類型第十八頁，共二十七頁，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)較長時間后才能逐漸恢復(fù)的變形。3.塑性變形：在外力除去后，經(jīng)長時間放置不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三彈性指標彈性回復(fù)率：指急彈性變形和一定時間內(nèi)的緩彈性變形占總變形的百分率。第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三蠕變定義：纖維在一定負荷作用下，變形隨時間而逐漸增加的現(xiàn)象ε1、ε3，急彈性變形，與時間無關(guān)ε2、ε4，緩彈性變形，與時間有關(guān)ε5，塑性變形第二十二頁，共二十七頁，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)力隨時間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象第二十三頁，共二十七頁，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，外力對材料不斷作功，直至材料被破壞。多次拉伸(或動態(tài))疲勞纖維材料經(jīng)受多次加負荷、減負荷的反復(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，共二十七頁，編輯于2023年，星期三纖維的重復(fù)拉伸疲勞圖（b）定伸長疲勞曲線：纖維每次被拉伸到一設(shè)定伸長率時停頓一定時間，然后卸負荷。織機上經(jīng)紗所受的拉伸接近這一形式。（a）定負荷疲勞曲線：是采用纖維被拉伸到一設(shè)定負荷時，保持纖維伸長值一段時使纖維產(chǎn)生應(yīng)力松弛，然后卸去負荷，再停頓一定時間后，進行第二次拉伸，依次重復(fù)。疲勞試驗方法第二十五頁，共二十七頁，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、運輸帶等。第二十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星