第9章纺织材料基本力学性质..ppt

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1、第七章纺织材料的基本力学性质教学内容：1、纺织材料的拉伸性能2、纺织材料的蠕变、松弛和疲劳3、纺织材料的弯曲、扭转和压缩4、纺织材料的摩擦与抱合教学重点：纤维和纱线的拉伸性能；蠕变、松弛的基本概念纺织材料的基本力学性质是指纤维、纱线、织物等在外力作用时的性质，总体包括了拉伸、压缩、弯曲、扭转、摩擦、磨损、疲劳等各方面的作用。如对纺织材料施加拉伸作用时，它们将出现伸长、断裂等现象。第一节纤维和纱线的拉伸性质一、纺织材料拉伸断裂性质的基本指标纺织材料在外力作用下破坏时，主要和基本的方式是被拉断。表达纺织材料抵抗拉伸能力的指标很多，主要有以下指标。（一）拉伸断裂强力

2、和拉伸断裂比强度（第二章第六节）1、拉伸断裂强力：指纺织材料能够承受的最大拉伸外力。单位：牛顿(牛顿是使1kg质量的物体得到1m/s2加速度所需的力)，强力与纤维的粗细有关，所以对不同粗细的纤维、纱线没有可比性。2、断裂比强度：为了便于比较不同粗细的纤维、纱线的拉伸断裂性质的指标，将强力折合成规定粗细时的力。电子纤维强力仪束纤维强力仪（二）拉伸变形曲线及有关指标纺织材料在拉伸过程中，应力和变形同时发展，发展过程的曲线图叫“拉伸图”。横坐标为伸长率ε(％)，纵坐标为拉伸应力σ，拉伸曲线为应力—应变曲线（一）应力—应变曲线（负荷—伸长曲线，拉伸图）纤维的种类很多，

3、实际得到的应力—应变曲线具有各种各样的形状。基本上分为三类：◆常用纺织纤维的拉伸曲线◆高强低伸型曲线：棉、麻等拉伸曲线近似于直线，斜率很大，该类纤维的聚合度、结晶度、取向度都比较高，大分子链属刚性分子链之故。◆低强高伸型曲线：如羊毛、醋酯纤维，主要原因这些纤维大分子聚合度虽不低，但分子链柔曲性高，结晶度、取向度较低，分子间不能形成良好的排列，且分子间易产生滑脱。◆高强高伸型曲线：如涤纶、锦纶。拉伸变形曲线有关指标：1、初始模量：ob段斜率较大，斜率即拉伸模量E。在曲线ob段接近0点附近，模量较高，即为初始模量，它代表纺织纤维、纱线和织物在受拉伸力很小时抵抗变形

4、的能力。单位为cN／tex或cN／dtex.其大小与纤维材料的分子结构及聚集状态有关。2、屈服应力、应变曲线上的b点为屈服点，这一点对应的拉伸应力为屈服应力（σb），对应的伸长率就是屈服应变（εb）。屈服点所代表的物理概念是什么呢？对于纺织材料来说，在屈服点以下时，变形绝大部分是弹性变形（完全可恢复)，而屈服点以上部分所产生的主要是塑性变形（不可恢复）。屈服点高的纤维，其织物的保形性就好，不易起皱。如图所示，曲线oa下的面积即为材料抵抗外力破坏所具有的能量即拉伸断裂功。3、拉伸断裂功二、纺织材料断裂机理及主要影响因素（一）纺织纤维断裂机理及主要影响因素1.纺织

5、纤维的断裂机理纤维受力开始时，首先是纤维中各结晶区之间的非晶区内长度最短的大分子链伸直，成为接近于与纤维轴线平行而且弯曲最小的大分子，其后这些大分子受力拉伸，使化学价键长度拉长、键角拉大，之后一部分最伸直、最紧张的大分子链或基原纤逐步地被从结晶区中抽拔出来，这时个别的大分子主链破拉断，各结晶区逐步产生相对位移，使结晶区之间沿纤维轴向的距离拉大。大分子或基原纤在结晶区被抽拔移动越来越多,被拉断的大分子也逐步增多，结晶区中大分子之间或基原纤之间的结合力抵抗不住拉伸力的作用，从而产生明显滑移，大批分子被抽拔，伸长变形迅速断开，达到拉伸曲线的断裂点。2.影响纺织纤维拉

6、伸断裂强度的主要因素（1）纤维的内部结构①大分子的聚合度：聚合度愈大，分子结合力愈大，纤维强度愈高。n小---纤维的强度较低而伸长率较大n大---纤维的强度较高而伸长率较小②纤维的取向度：取向度↑---大分子较挺直，分子间结合力大，承担断裂应力的大分子较多---纤维的强度高、伸长小。③纤维的结晶度：结晶度↑--大分子排列规整，缝隙孔洞较少，而且纤维的强度高、伸长小、屈服应力和初始模量较高，但脆性可能也增加。④纤维形态结构:纤维的裂缝孔洞等缺陷和形态结构的不均一会使纤维的强度下降。（2）温湿度①温度：在回潮率一定时，温度↑---大分子热运动能高，大分子柔曲性提高

7、，分子间结合力削弱---强度↓伸长↑②相对湿度和纤维回潮率：相对湿度↑---纤维回潮率↑---分子间结合力越弱，结晶区松散---强度↓伸长↑初始模量↓。棉、麻由于聚合度、结晶度都较高，水分子进入后大分子间的结合力减弱不显著，同时可将一些大分子链上的缠结点拆开，分子链舒展和受力分子链的增加，平均地承担纤维上所受的力，所以吸湿后棉、麻纤维强力增加。(3)试验条件试样长度较长时，测得的强度较低、试样越长，可能出现的最薄弱环节的机会多，测得的强度就较低。试样根数多，由于断裂的伸长率不均匀，纤维断裂不同时，故测得的平均强度越小，(根数↑--差异越大↑--强度↓)拉伸速度

8、越大，拉伸至断裂的时间越短，测得的强力