纺织纤维的力学性质

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1、第五章 纺织纤维的力学性质纺织纤维的力学性质（或机械性质）是纤维及其制品在使用过程中的重要性质之一。纤维材料的力学性质的好与坏（优与劣）是根据它在受外力作用时，所表现的耐破坏性能（不一定拉断）来评价的。纤维在外力作用下遭到破坏的形式很多，其中以拉伸断裂为最主要的破坏形式。第一节 纤维的拉伸性质第二节 纤维的蠕变、松弛和疲劳第三节 纤维的摩擦和抱合性质第一节 纺织纤维的拉伸性质拉伸指标拉伸曲线拉伸机理及影响拉伸的因素一、表示纤维拉伸断裂的指标★指标有：断裂强力；断裂强度；断裂伸长率1.断裂强力（绝对强力）定义：纤维能够承受的

2、最大拉伸外力。单位：牛顿（N）；厘牛（cN)。对不同粗细的纤维，强力没有可比性。2.强度拉伸强度是用以比较不同粗细纤维的拉伸断裂性质的指标。根据采用细度指标不同，拉伸强度指标有以下几种:(1)断裂应力定义：指纤维单位截面上能承受的最大拉力。单位：N/m2（帕）；N/mm2（兆帕）。其计算式为：σ=P/S式中：σ——纤维的断裂应力（MPa）P——纤维的强力（N）S——纤维的截面积（mm2）（2）断裂强度（比强度）定义：每特（或每旦）纤维所能承受的最大拉力。单位：N/tex（cN/dtex）；N/den（cN/den)。其计算

3、式为：Ptex=P/TtexPden=P/Nden（3）断裂长度（LR）定义：纤维的自身重量与其断裂强力相等时所具有的长度。即一定长度的纤维，其重量可将自身拉断，该长度为断裂长度。其计算公式为：LP=（P/g）*Nm式中：LP——纤维的断裂长度（km）P——纤维的强力（N）g——重力加速度（等于9.8m/s2）Nm——纤维的公制支数。纤维强度三个指标之间的换算式为：3.断裂伸长率ε定义：纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断裂伸长率。它表示纤维承受拉伸变形的能力。其计算公式为：ε=（L-Lo）/Lo式中：Lo——纤维加预张力伸直后

4、的长度（mm）；L——纤维断裂时的长度（mm）；4.湿干强度比η纤维在完全润湿时的强力占干态（标准大气下）时强力的百分率。材料吸湿后强度的变化状况，绝大多数纤维η＜100%，而棉麻等η＞100%。5.10%定伸长负荷纤维拉伸10％时所需要的负荷。专用于棉型化纤，为混纺进行性能匹配时应用的指标。二、拉伸曲线及有关指标▲纺织纤维在拉伸外力作用下产生的应力应变关系称为拉伸性质。1、拉伸曲线定义负荷-伸长曲线：表示纤维在拉伸过程中的负荷和伸长的关系曲线。应力-应变曲线：表示纤维在拉伸过程中的应力和应变的关系曲线。两个曲线所反映的纤

5、维强伸关系规律是一致的，不同的只是坐标的量纲。一般纤维负荷-伸长曲线★上图所能反映的指标有：1.断裂强力（或断裂强度）2.断裂伸长（或断裂伸长率）2.拉伸曲线反映的指标3.初始模量E★定义：纤维负荷-伸长曲线上起始一段直线部分（或伸长率为1%时）的应力和应变比值。纤维应力-应变曲线上起始段的斜率。其大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程度，它反映了纤维的刚性。E越大表示纤维在小负荷作用下不易变形，刚性较好，其制品比较挺括；E越小表示纤维在小负荷作用下容易变形，刚性较差，其制品比较软。天然纤维：麻>棉>丝>毛；再生纤维：富纤

6、>粘胶>醋纤；合成纤维：涤纶>腈纶>维纶>锦纶4.屈服应力与屈服伸长率（屈服应变）屈服点：曲线坡度由较大转向较小（伸长由较小转向较大）部分的转折点。屈服应力：屈服点处所对应的应力。屈服应变：屈服点处所对应的应变。纤维在屈服以前产生的变形主要是纤维大分子链本身的键长、键角的伸长和分子链间次价键的剪切，所以基本上是可恢复的急弹性变形。而屈服点以后产生的变形中，有一部分是大分子链段间相互滑移而产生的不可恢复的塑性变形。屈服点高的纤维，不易产生塑性变形，拉伸弹性较好，其制品保形性好，不易起拱，起皱。5．断裂功、断裂比功和功系数（1

7、）断裂功W定义：指拉断纤维过程中外力所作的功，或纤维受拉伸到断裂时所吸收的能量。W是强力和伸长的综合指标，用来有效评价纤维的坚牢度与耐用性能。W大，说明纤维的韧性好，耐疲劳性能强，能承受较大的冲击。在负荷-伸长曲线上，断裂功就是曲线下所包含的面积。对不同粗细和长度的纤维没有可比性。（2）断裂比功Wa定义：拉断单位细度、单位长度纤维外力所作的功。Wa=W/(Ttex*L0)纤维密度相同时，它对不同粗细和不同试样长度的纤维材料具有可比性。反映应力－应变曲线下的面积。（3）功系数We定义：实际所作功（即断裂功W，相当于拉伸曲线下

8、的面积）与假定功（即断裂强力*断裂伸长）之比。其计算式为：We=W/(Pa*△L)We值越大表明这种材料抵抗拉伸断裂的能力越强。各种纤维的功系数大致在0.36-0.65间。（4）纤维柔顺性系数C＝0，说明曲线是直线形的，柔顺性差，如刚性纤维和低延性纤维（玻璃纤维、苎麻纤维等）C＜0，曲线下凹，柔顺性好，