纤维和纱线的机械性质.ppt

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1、第十章纤维和纱线的机械性质本章主要内容第一节纤维和纱线的拉伸性质第二节纤维和纱线的蠕变、松弛和疲劳第三节纤维和纱线的弯曲、扭转和压缩第四节纤维与纱线的摩擦与抱合2第一节纤维和纱线的拉伸性质一、拉伸性能基本指标（一）断裂强力Pb定义：将纤维或纱线拉伸至断裂时所需的力，又称绝对强力、断裂强力。单位：牛顿（N）、厘牛（cN）、克力（gf）对不同粗细的纤维或纱线，没有可比性。3（二）强度用以比较不同粗细的纤维或纱线拉伸断裂性质的指标。相对强度指标有以下几种：1.断裂应力σ纤维或纱线单位截面上能承受的最大拉力

2、。σ=Pb/S标准单位N/m2(帕)，常用N/mm2(兆帕，MPa)。生产上应用较少，多应用于理论研究中。452.比强度P0（相对强度）纤维或纱线每特粗细时能承受的最大拉伸力。单位为N/tex，常用cN/dtex53.断裂长度Lb纤维或纱线的自身重量与其断裂强力相等时所具有的长度。式中：Lb－断裂长度（Km）；Pb—强力（N）；g－重力加速度。6各指标间的换算关系：Ｑ－绞纱的绝对强度（公斤力）4.品质指标式中单位：σ－N/mm2;－g/cm3;Lp－km;7（三）断裂伸长率(应变率，或应变)εa式中

3、：L0－试样原长；La－试样拉断时的长度。89（四）拉伸变形曲线和有关指标1.拉伸变形曲线（1）负荷—伸长曲线(P—△l)：负荷为纵坐标，伸长为横坐标。对不同粗细和不同试样长度的材料没有可比性。910（2）应力-应变曲线(-)相对负荷（应力、比强度等）为纵坐标，伸长率为横坐标。1011断裂应力σa：断裂点a对应的拉伸应力。断裂伸长率εa：断裂时的伸长率。应力伸长率(%)11不同的材料拉伸曲线形状不同，分三类：常见纤维的拉伸曲线①高强低伸型：如麻、棉②高强高伸型：如锦纶、涤纶③低强高伸型：如羊毛1

4、2132.有关指标（1）初始模量纺织材料应力-应变曲线上初始一段直线部分的应力应变比值。（简便求法：应变1％处应力的100倍）物理意义：表示材料在小负荷下变形的难易程度，即材料的刚性。小，柔软，如羊毛、粘胶等；涤纶的E高，故织物挺括；E的大小与分子结构及聚集状态有关。应力伸长率(%)1314(2)屈服应力和应变屈服点：拉伸曲线图上斜率由较大转向较小时的转折点。屈服点所对应的应力和伸长率为屈服应力和屈服应变(伸长率)。意义：屈服点以前的变形是弹性变形，屈服点以后的变形既有弹性变形也有塑性变形。屈服点高

5、（屈服应力和屈服伸长率大），不易产生塑性变形，织物弹性好、尺寸稳定。应力伸长率(%)1415屈服点Y的求法：纺织材料屈服点不明显，而是一区域，常用作图法求屈服点。分角线法，图(a)；//X轴法，图(a)；//OA法，切点为Y点，图(b)。OAOA1516(3)断裂功和断裂比功a.断裂功拉伸纤维或纱线至断裂时外力所作的功，是材料抵抗外力破坏所具有的能量，单位cN·mm。意义：断裂功是强力和伸长的综合指标，它可以有效地评定材料的坚牢度和耐用性能。大，韧性好、耐磨损、坚牢度好。1617b.功系数（充满系数

6、）断裂功/（强力×断裂伸长）。c.断裂比功拉断单位体积的纤维或纱线所需作的功，单位N/mm2。1718二、纤维拉伸断裂机理及影响因素（一）纤维拉伸断裂机理受力开始，非结晶区内最短的大分子链伸直；继续拉伸，大分子键长、键角增加，部分最伸展的从结晶区抽拔出，个别被拉断，结晶区顺向纤维轴，更多大分子被拉断或拔脱；继续进行，分子间的横向联系破坏，相互滑移，纤维伸长增大；1819继续拉伸，大分子基本沿纤维轴向排列，结合力增加（e）再继续拉伸，结晶区更松散，部分大分子被拉断或抽拔，最后在最薄弱的截面上断开。19

7、20综上：纤维的断裂：大分子的断裂和大分子间结合力的破坏而引起；纤维的伸长：大分子的伸直、伸长、取向度的改善以及大分子的滑移等引起。20（二）影响纤维强伸性的因素1.纤维的内部结构聚合度n：随n↑而强度↑（不易滑移、抽拔），但增加到一定值再继续↑时，强度不再↑。取向度：取向度增大，断裂强度增加，断裂伸长率降低。如麻的取向度大，强度高。结晶度：结晶度愈高（缝隙孔洞少，分子结合力大），断裂强度、屈服应力和初始模量较高，伸长小，脆性大。21聚合度22取向度粘胶纤维Flash文件粘胶拉伸图_.exe取向度

8、23结晶度聚丙烯纤维242.温湿度⑴温度高强力减小，伸长率增加温度升高，大分子热运动能高，柔曲性提高，分子间结合力削弱，强力减小。⑵纤维回潮率大，一般纤维强力减小，伸长增大。棉、麻例外，因其聚合度高，分子链长，回潮率提高后，分子间的氢键减弱，增强了大分子间的滑移能力，使同时受力的分子数增加，因此纤维的强力增加。25湿度的影响温度的影响263.试验条件(1)试样长度试样长度长，测得的强度较低（弱环定理）。弱环定理：沿纤维长度方向，强度是不均一的，纤维总是在最薄弱处断裂，