Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能課件

紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

織物的應(yīng)用：按用途分為12個類別：

1、

農(nóng)用類（Agrotech）：

2、

建筑類(Buildtech)：

3、

服裝類（Clothtech）：

4、

土工類（Geotech）：

5、

家裝類（Hometech）：

6、

工業(yè)類（Indutech）：

7、

醫(yī)用類（Meditech）：

8、

交通類（Mobiltech）：

9、

環(huán)保類（Oekotech）：

10、包裝類（Packtech）：

11、防護(hù)類（Protech）：

12、體育類（Sporttech）：

紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能織物的應(yīng)用：按用1紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

一、織物的結(jié)構(gòu)分類與名稱

織物的分類方法眾多，可以根據(jù)加工方法、成形方式、基本性能、選用纖維或紗線、織物組織和結(jié)構(gòu)、厚度和輕重、用途和功能等進(jìn)行分類。

但作為織物結(jié)構(gòu)、性能和成形的相互關(guān)系討論，則較多地運(yùn)用直接相關(guān)結(jié)構(gòu)特征和成形方式進(jìn)行分類。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能一、織物2紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

問題：單一或復(fù)合、二維或三維織物的結(jié)構(gòu)均有定性的闡述，對結(jié)構(gòu)與常用性能間的關(guān)系也有討論。但對織物結(jié)構(gòu)、性能、成形及其相互間關(guān)系的定量描述還顯得比較粗淺，尤其是對復(fù)雜結(jié)構(gòu)織物及其定量表征與實際存在較大差距。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能問題：3紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能4紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

1、A類織物A類為紗線按一定的排列組合結(jié)構(gòu)形成織物。

2、B類織物B類結(jié)構(gòu)中，紗線以粘結(jié)的方式成形。

3、C類織物C類織物為非織造布

4、纖維類和非纖維類片狀物D類為膠質(zhì)物質(zhì)將纖維粘結(jié)在一起，并與微孔共同構(gòu)成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。E類薄片一般為均勻結(jié)構(gòu)膜，可以是“合金”物質(zhì)，亦可為多孔結(jié)構(gòu)，一般較多地以涂層和覆膜成形。

紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能1、A類織物5紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

二、復(fù)合和層合織物各類織物簡單層合構(gòu)成復(fù)合織物，以及混合、組合、交叉等方式構(gòu)成復(fù)雜復(fù)合織物。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能二、復(fù)合6紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

三、常用織物的結(jié)構(gòu)特征常用織物主要是指一般民用的普通機(jī)織物、針織物、編織物和非織造布。

紗線相互交織成形（interweaving），如機(jī)織物；紗線相互圈結(jié)成形（interlooping），如緯編和經(jīng)編織物；紗線相互纏繞扭結(jié)成形（intertwiningorinterlacing），如編結(jié)織物；

纖維相互粘結(jié)或糾纏成形，如毛氈和非織造布；基布表面成圈或簇絨成形（terry-loopingortufting），如機(jī)織、針織起絨織物和地毯。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能7紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

四、特殊織物結(jié)構(gòu)

指的特殊織物是在成形方式和結(jié)構(gòu)上，為非常規(guī)方法直接所得的織物，這類織物主要為多層復(fù)合織物，如柔性建筑頂蓬織物；紡織結(jié)構(gòu)材料，如增強(qiáng)編織材料、人造血管與肌腱；涂層復(fù)合織物，如過濾防護(hù)材料。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能四、特殊8紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

五、織物結(jié)構(gòu)的作用與不均勻性

1、織物結(jié)構(gòu)對最終用途的影響

2、織物結(jié)構(gòu)的不均勻性織物結(jié)構(gòu)的不均勻性受纖維或紗線形態(tài)和弱節(jié)的影響。但多道加工的纖維混合，紗線織物的組合，原先的弱節(jié)已被弱化。實際織物的結(jié)構(gòu)不均勻性主要表現(xiàn)在三個方面：★織物組織結(jié)構(gòu)不均勻，普通織物是均勻結(jié)構(gòu)，而復(fù)雜織物組織為不均勻結(jié)構(gòu)★纖維或紗線的排列的方向性引起的結(jié)構(gòu)不對稱性和層合與起絨織物的各向異性★構(gòu)成織物單元（如紗線或纖維）聚集的缺陷和織物接縫或使用中的結(jié)構(gòu)缺陷紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能五、9紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

第二節(jié)織物幾何結(jié)構(gòu)與表征

一、機(jī)織物的幾何結(jié)構(gòu)

1、Peirce的幾何模型

Peirce（1937）對機(jī)織物的幾何模型作了下述近似描述，假設(shè)紗的截面為圓形，不考慮紗的抗彎性，并內(nèi)應(yīng)力為0，其幾何模型為下圖：紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能第二節(jié)10紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

圖中各幾何參數(shù)為：a=(l-Dθ)cosθ+Dsinθh=(l-Dθ)sinθ+D(1-cosθ)紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能圖中各幾何參數(shù)為：11紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

2、非圓形紗線的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)

彈性曲線的曲率半徑可以由下式表達(dá)

當(dāng)時，達(dá)最大值（大于由Peirce模型導(dǎo)出的曲率半徑值）紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能2、非圓形紗線的幾何12紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

3、緊密織物的幾何學(xué)緊密織物中紗線的截面肯定發(fā)生變形，如用橢圓形截面，無法積分解出，故大多采用“跑道形”截面。這種假設(shè)，在A、B之間紗的截面為圓形，仍采用Peirce的模型。

紗的間距為：

式中，B=b1+b2為經(jīng)、緯紗的厚度值之和；w為紗線跑道距截面的寬度值。

由于，；且，可得：紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能3、緊密織物13紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

4、機(jī)織物的厚度與體積分?jǐn)?shù)機(jī)織物的厚度，考慮表面毛羽的影響，在幾何概念上大致可分為四種厚度，分別為：

①含毛羽的厚度Tmax；②織物結(jié)構(gòu)相厚度Ts；③織物為等支持面時的厚度T0；④織物的壓縮變形厚度T,即織物受壓力P作用時的厚度?？椢镏械睦w維填充密度取決于纖維所占的體積，平紋織物的體積分?jǐn)?shù)Vf為；式中，為纖維在紗中的堆砌分?jǐn)?shù)；T為織物的厚度，T≈D=2d，紗線的織造角θ為：紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能4、機(jī)織物14紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

二、針織物的幾何結(jié)構(gòu)

1、線圈長度與密度

Peirce將其在機(jī)織物幾何模型的概念推廣到針織物，考慮一個針圈在兩個正交的近似圓柱體上。則其線圈長度為：

式中，C是橫向圈距；W是縱向圈距（或圈高）；d為紗線的直徑。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能二、針織15紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

根據(jù)針織物的橫密PC和縱密PW的定義，得：

;

；理論上，圈距的乘積應(yīng)該是正比于線圈長度的平方，即：或式中為線圈密度。Munden是結(jié)果證實了這一關(guān)系。并且得未充滿系數(shù)和其它參數(shù)關(guān)系：；；；；

紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能根16紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

2、Munden的幾何模型

Munden給出了針織線圈模型，其假設(shè)與Peirce的彈性模型相同，討論線圈AB段的特征。在A、B點作用力間的距離是織物的縱向間距W，A、B點垂直線間的距離相當(dāng)于紗線直徑d，由前機(jī)織物的推導(dǎo)式可知，并有但其中為是很難測得的值，線圈有三維空間的彎曲。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能2、M17紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

3、針織物的厚度與體積分?jǐn)?shù)有關(guān)針織物的體積分?jǐn)?shù)，有別于覆蓋系數(shù)，可更為精確地表達(dá)織物的填充密度。三軸方向，為長度方向（縱向）；是寬度方向（縱向）；為織物的厚度；為紗線的取向角。并假設(shè)紗線為圓形，直徑為，當(dāng)紗向積壓時，則有：；；或；紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能18紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

若纖維在紗中堆砌的體積分?jǐn)?shù)為，針織物的體積分?jǐn)?shù)可被導(dǎo)出：針織物的體積分?jǐn)?shù)相對機(jī)織物來說較低，時，紗線就開始擠壓。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能若19紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

三、非織造布幾何結(jié)構(gòu)

1、毛氈傳統(tǒng)的毛氈，是由羊毛纖維穿插運(yùn)動而糾纏成氈的結(jié)果。其它纖維采用針刺糾纏的方法，使纖維集合成氈。用針刺、編縫、粘結(jié)的方法，可以生產(chǎn)高質(zhì)量的織物。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能三、非織20紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

2、針刺纖維氈

針刺氈為非均相結(jié)構(gòu)，其為針刺點的糾纏結(jié)構(gòu)（豎直和糾纏纖維及其針刺點分布與密度），原纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)（平行纖維）和過渡區(qū)結(jié)構(gòu)（纖維傾斜和密度變化）的組合。針刺氈纖維的體積分?jǐn)?shù)Vfθ可以導(dǎo)出：

;

式中為單元體的截面積。通常針總是刺穿織物，所以，則：紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能2、針刺纖維21紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

3、粘結(jié)纖維網(wǎng)根據(jù)纖維粘結(jié)方式，可將此類非織造布分為：

⑴纖維自粘結(jié)（熱熔與熔噴纖維）；⑵纖維由粉末粘結(jié)劑粘結(jié)；⑶纖維熱軋熔融粘結(jié)；⑷纖維與浸漬液的粘結(jié)。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能3、粘結(jié)纖維22紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

第三節(jié)織物的基本性能織物的性能涉及多方面的內(nèi)容，大致歸納起來分為三方面：

織物的基本物理和化學(xué)性質(zhì)，取決于織物的結(jié)構(gòu)與組成；織物的可加工性，織物的易染整加工性和使用后的易處理與可再生性；織物應(yīng)用中的功能與作用，如耐用性，防護(hù)作用和易護(hù)理或易使用性。尤其是服用織物的舒適性和與人體的協(xié)調(diào)性；裝飾類織物的各種穩(wěn)定性和不易污染與霉變；產(chǎn)業(yè)用織物的功能的效用性、耐各種老化和應(yīng)用場合的適應(yīng)性，極其重要。

紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能第三節(jié)織23紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

一、織物的基本力學(xué)性能織物的力學(xué)性質(zhì)涵蓋多方面，如纖維和紗線的力學(xué)性質(zhì)，

——有靜態(tài)和動態(tài)力學(xué)性質(zhì)，以表征織物的基本力學(xué)特征；有在低負(fù)荷下的織物力學(xué)行為，以模擬實際穿著和手感風(fēng)格；有破壞和耐久試驗，以討論織物各種破壞形式、條件和耐久性。

這里主要給出小負(fù)荷下的織物拉伸、彎曲、剪切、起拱等描述。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能一、織物的基24紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

1、織物的拉伸（1）織物拉伸中的幾何結(jié)構(gòu)變化（2）拉伸模量的估計情況A：情況B：情況C；情況D：情況E：（3）織物各方向上的模量式中，G為剪切模量；v12為織物的波松比；α為拉伸方向與經(jīng)紗方向的夾角。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能1、織物的拉伸25紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

2、織物的彎曲與起拱（1）織物的彎曲

BF=nBy·（2）織物的起拱（Buckling）兩端握持的彈性體起拱的Euler表達(dá)，臨界起拱力為：其彎曲的曲線微分方程為：式中，P為壓縮力；s為沿彎曲線的距離，其給出了曲率半徑與彎矩M=P·y的關(guān)系，由此式經(jīng)整理可變?yōu)椋杭徔椢锢鞢hap10織物的結(jié)構(gòu)與性能2、織物的彎曲與起拱26紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

3、織物的剪切伸長方向上的應(yīng)變?yōu)棣?；原長為l0,則伸長后的長度為：

l=l0(1+ε)。由于面積不變，垂直方向上長度的收縮應(yīng)為：l0/(1+ε)，小變形時可近似為l0(1-ε)。

S=F-F′=F-Wtanθ

這只是特定變形角度下的靜態(tài)方程，如果連續(xù)觀察F作用下的位移dx和織物的向上收縮dy，即F力作功和重力W提升作功的差值為剪切變形功。由此：

Sdx=Fdx-Wdy=()dx

有效剪切力即為：S=，此式可以應(yīng)用于織物的剪切作用分析。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能3、織物27紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

二、織物的耐久性耐久性質(zhì)討論的是織物破壞的力學(xué)行為，其包括拉伸、撕裂、頂破、銳器割刺、沖擊、疲勞、磨損等機(jī)械的破壞，以及熱、光、電作用的降解、變形失效和擊穿破壞等。紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能二、織物的耐28紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)與性能

1、拉伸斷裂與疲勞破壞

2、織物的雙軸向拉伸與頂破對球面膨脹：對圓柱膨脹：軸向應(yīng)力σ1為：圓周向應(yīng)力σ2為：

3、撕裂破壞由單縫撕裂作用的三角區(qū)來看，所得的最大張力值為：T===

當(dāng)橫向A紗的斷裂強(qiáng)力為Ty時：Ty=紡織物理Chap10織物的結(jié)構(gòu)