第三章纤维的力学性质

《第三章纤维的力学性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章纤维的力学性质（54页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、at a competitive pricePrimary fiber propertieslength to width ratiostrengthflexibility cohesivenessuniformity Required for manufacturing or processing the fiber into yarn or fabric.fiber properties第三章 纤维的力学性质Secondary Fiber propertiescolormassrecoverymoisture absorptionlusterfinenesselongationresili

2、encythermal propertyabrasion resistanceInfluence consumer to select and affect processing 第一节第一节 纤维的拉伸与疲劳性能纤维的拉伸与疲劳性能p38一、拉伸曲线的基本特征一、拉伸曲线的基本特征P38图3-1vOO：表示拉伸初期未能伸直的纤维由卷曲逐渐伸直；：表示拉伸初期未能伸直的纤维由卷曲逐渐伸直；vOM：（虎克区）大分子链键长和键角的变化，外力去除变形可回复，类似弹：（虎克区）大分子链键长和键角的变化，外力去除变形可回复，类似弹簧；簧；vQS：（屈服区）大分子间产生相对滑移，在新的位置上重建连接键。变

3、形显：（屈服区）大分子间产生相对滑移，在新的位置上重建连接键。变形显著且不易回复，模量相应也逐渐变小；著且不易回复，模量相应也逐渐变小；vSA：（增强区）错位滑移的大分子基本伸直平行，互相靠拢，使大分子间的：（增强区）错位滑移的大分子基本伸直平行，互相靠拢，使大分子间的横向结合力有所增加，形成新的结合键，曲线斜率增大直至断裂。横向结合力有所增加，形成新的结合键，曲线斜率增大直至断裂。vQ：屈服点；：屈服点；vA：断裂点。：断裂点。O拉伸曲线：纤维在拉伸过程中强力和伸长的关系曲线。图图3-2 各种纤维的应力各种纤维的应力应变曲线应变曲线 P39P39图3-2 1亚麻 2苎麻 3棉 4涤纶 5 、

4、6锦纶7蚕丝 8腈纶 9粘胶 10醋酯 11羊毛 12醋酯 二、表征纤维拉伸断裂特征的指标二、表征纤维拉伸断裂特征的指标P40测试标准测试标准v（1）环境条件环境条件会引起材料被测力学性质指标的差异；v（2）不同横截面或不同长度不同横截面或不同长度纤维弱环存在几率不一样，必须标准化纤维待测区段长度标准化纤维待测区段长度；v（3）纺织纤维是高分子粘弹性材料，受力变形曲线取决于加载历史和加载方式加载历史和加载方式，必须标准化加载标准化加载条件；v（4）纤维间性质差异性，要取得统计意义上的平均值，必须有足够的纤维根数纤维根数。拉伸曲线可分为三类： （1）强力高，伸长率很小（棉、麻等纤维素纤维） 拉伸

5、曲线近似直线，斜率较大；（2）强力不高，伸长率很大（羊毛、醋酯纤维等） 模量较小，屈服点低和强力不高；（3）初始模量介于1.2之间的拉伸曲线（涤纶、锦纶、蚕丝等纤维）。v标准测试环境条件：标准测试环境条件：Temperature: 203; Relative humidity (R.H.): 655%v指标体系指标体系v1.强力P40v 指纤维能够承受的最大拉伸力，又名绝对强力、断裂强力，法定单位为牛顿（N），有单纤维强力和束纤维强力之分，它们分别为拉伸根纤维和一束纤维至断裂时所需的力。 v2、相对强度P40v 是应力指标，简称强度，用纤维拉断时单位横截面上承受的拉伸力来表示，可用来比较不同粗

6、细纤维的拉伸断裂性能。v（1）断裂应力v又名强度极限，它是指纤维单位截面积上所能承受的最大拉伸力，单位为Nmm2（即兆帕）。其计算式为：SP式中的为纤维的断裂应力（Mpa或N/mm2），P为纤维的强力（N），S为纤维的截面积（mm2）。v（2）比强度P41v指每特纤维所能承受的最大拉伸力，又称断裂强度，单位为Ntex或cN/dtex。其计算式为：v式中P为纤维的强力，N；Tt - 纤维线密度,tex。v（3）断裂长度p41v它是设想将纤维连续地悬吊起来，直到它因本身重力而断裂时的长度，也就是重力等于强力时的纤维长度。一般用L表示，单位为Km。v根据定义可以给出：v（1000L）f = Pv式中

7、的f为线密度，指单位长度的重量（g/m），P为断裂强力。ttexNPPv3.伸长率和断裂伸长率伸长率和断裂伸长率p41纤维的断裂延伸度反映了纤维的柔韧性%10000LLL(%)10000LLLp式中:- 纤维伸长率（）； - 纤维断裂伸长率（）；L - 拉伸后纤维长度（mm）；L0 - 拉伸前纤维长度（mm）;L1为断裂时的纤维长度（mm）。p1v三、表征纤维拉伸变形特征的指标三、表征纤维拉伸变形特征的指标P44（1）初始模量是指纤维拉伸曲线上起始一段直线部分的应力应变比值，即产生单位应变（1%伸长率）时的应力值。 量纲：cN/dtex，g/den，Pa(Mpa，GPa)v式中：E初始模量（N

8、/tex）； PM点的负荷（N）； LM点的伸长（mm）； L试样拉伸前长度（mm）； Tt试样线密度（tex）。tNLLPE（2）屈服点确定：p43 （3）功Work v拉伸曲线v1、负荷伸长曲线 以负荷为纵坐标，伸长为横坐标的拉伸过程图。（如图）v2、应力应变曲线 以相对负荷（通常以牛/特表示）为纵坐标，伸长率为横坐标得到的曲线。3、屈服点 拉伸曲线拉伸曲线由伸长较小部分转向伸长较由伸长较小部分转向伸长较大部分的转折点大部分的转折点（二）拉伸图上的有关指标：1、断裂点的指标2、初始模量：纤维材料拉伸曲线的起始较直部分伸直延长线起始较直部分伸直延长线上的应力与应变之比。对棉、麻和粘胶纤维的以

9、下几个参数进行比较: 麻棉粘胶强度高中低延伸度低低高屈服点无无有初杨氏模量高中低评价硬脆硬强软弱v四、 三种变形p45v（一）急弹性变形. 它是由于纤维大分子的键长、键角变化引起。v（二）缓弹性变形: 它是由于弯曲的大分子逐渐伸直，倾斜的大分子沿纤维轴向排列形成的变形。v（三）塑性变形: 它是由于纤维大分子间相互滑移造成的不可恢复的变形。v纤维变形的这三种组分同时发生P45 发生速度不同：急弹性变形发生速度很快；缓弹性变形则比较缓慢；塑性变形必须克服纤维中大分子之间更多的联系，比缓弹性变形更加缓慢。六、纤维的疲劳破坏p47小应力长期作用下发生的破坏，就叫疲劳。或：纤维在远低于断裂应力或断裂应变

10、的条件下，经受反复施力而破坏，称为疲劳破坏影响疲劳的因素主要有：影响疲劳的因素主要有：（1）纤维的结构与性能纤维的结构与性能（分子链的变形能力及变形后的恢复能力大，则耐疲劳）（2）负荷负荷大小（3）作用作用方式 :作用时间，恢复时间，频率等（4）温湿度温湿度表征纤维疲劳特性的指标是耐久度或坚牢度，即指纤维能承受表征纤维疲劳特性的指标是耐久度或坚牢度，即指纤维能承受“加负荷、去负荷加负荷、去负荷”反复循环的次数。反复循环的次数。 常见纤维的有关拉伸性质指标常见纤维的有关拉伸性质指标P40纤维品种纤维品种断裂强度（断裂强度（N/tex）钩接强度钩接强度（N/tex）断裂伸长率断裂伸长率（%）初始模

11、量初始模量（N/tex）定伸长定伸长回弹率（回弹率（%）（伸长（伸长3%）干态干态湿态湿态干态干态湿态湿态涤涤纶纶高强低伸高强低伸型型0.53-0.620.53-0.620.35-0.4418- 2818- 286.17-7.9497普通型普通型0.42-0.520.42-0.520.35-0.4430- 4530- 454.41- 6.17锦纶锦纶60.38-0.620.33-0.530.31-0.4925- 5527- 580.71- 2.65100腈纶腈纶0.25-0.400.22-0.350.16-0.2225- 5025- 602.65- 5.2989- 95维纶维纶0.44-0.5