纤维和纱线的力学性质.ppt

纤维和纱线的力学性质 基本指标 1、断裂强力（breaking strength ）Pb 纤维能承受的最大拉伸外力，或单根纤维受外力拉伸到断裂时所需要的力，单位：N，cN 2、断裂强度（ breaking tenacity） 简称比强度 或比应力，指单位线密度纤维所能承受的拉伸力，单位为N/tex，常用cN/dtex（或cN/d） 3、断裂应力s b 指单位纤维横截面上纤维所那承受的最大拉力，标准单位为N/m2(即帕)，常用MPa (N/mm2) 4、断裂伸长 纤维或纱线在拉伸外力作用下，拉伸到断裂时的伸长，称断裂伸长。 5、断裂伸长率 表示纤维承受最大负荷时的伸长变形能力 计算题： 测得某批棉纤维的公制支数为5500，断裂强力为3.8CN，断裂伸长为 0.75mm，试样长度为10mm，纤维密度为1.52克/立方厘米，求该批棉纤维的： （1） 断裂强度 （3）???断裂伸长率 6、功 断裂功：指拉伸纤维至断裂时外力所作的功，是纤维材料抵抗外力破坏所具有的能量，表示纺织材料的韧性。 断裂功的大小与试样粗细和长度有关 应力应变曲线： 6、初始模量 定义：纤维应力－应变曲线初始阶段的斜率 表征在小变形条件下，纤维受外力时抵抗变形能力的大小 7、屈服点 纤维拉伸曲线上“虎克区”和屈服区的转变点 在纤维的拉伸曲线上伸长变形突然变得较容易时的转折点称为屈服点。 超过屈服点后，纤维将产生较高比例的塑性 二、常见纤维的拉伸性质 拉伸曲线可分为三类 ： 强力高，伸长率很小的拉伸曲线 棉、麻等纤维素纤维 拉伸曲线近似直线，斜率较大； 强力不高，伸长率很大的拉伸曲线 羊毛、醋酯纤维等； 表现为模量较小，屈服点低和强力不高； 介于上述之间的拉伸曲线 涤纶、锦纶、蚕丝等纤维。 三、纤维断裂机理与影响强伸度的因素 虎克区OA ：大分子链键长和键角的变化，基本符合虎克定律； 屈服区AB ：大分子间产生相对滑移，在新的位置上重建连接键。变形显著且不易恢复， 模量相应逐渐变小； 增强区BC ：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，曲线斜率增大至断裂。 纤维的断裂： 1、非结晶区中大分子从结晶区抽拔出来或被拉裂。 2、结晶区大分子结合力被破坏，大分子产生相对滑移，结晶区逐步松散。 纤维的伸长： 1、大分子的伸直、伸长（键长键角的增大，取向度的提高） 2、大分子之间的相互滑移。 影响纤维强伸都的因素: 1. 内因： （1）大分子聚合度 （2）大分子取向度 （3）大分子结晶度 （4）纤维的细度不匀 影响纱线的强伸度的因素： 1. 内因 （1）纤维性质 （2）纱线结构 （3）混纺比 四、纤维和纱线的变形和弹性 （一）变形分类 1. 急弹性变形：在外力除去后迅速恢复的一部分变形。 2. 缓弹性变形：在外力除去后，需经较长时间后才能逐渐恢 复的变形。 3. 塑性变形：在外力除去后，经长时间放置不可恢复的变形 称为塑性变形。 弹性指标 弹性回复率：指急弹性变形和一定时间内的缓弹性变形占总变形的百分率。 蠕变 定义：纤维在一定负荷作用下，变形随时间而逐渐增加的现象 应力松弛： 定义：在一定变形条件下，纤维内力随时间增加而逐渐衰减的现象 纤维和纱线的疲劳破坏： 纤维疲劳破坏的影响因素 （1）纤维的结构与性能 纤维的拉伸断裂功大，弹性回复性能好，塑性变形不易积累，疲劳寿命↑； 纤维内部结构的缺陷、表面裂痕、裂缝等是材料受力时的应力集中源→材料疲劳破坏加速； 纤维材料易发热，产生热老化，影响其疲劳寿命，如轮胎帘子线、运输带等。 （2）作用方式 ：负荷大小、作用时间，恢复时间，频率等 在反复循环负荷过程中，如果： 加荷的值较小或循环伸长率较小； 加负荷停顿时间较短； 卸负荷后停顿时间较长； 纤维材料都不易产生不可回复的塑性变形，累积的功耗小，→纤维材料的耐久度↑。 dl Pa La 麻 棉 涤纶 锦纶 蚕丝 腈纶 粘胶 醋纤 羊毛 产业用纤维的应力-应变曲线 2. 外因： （1）拉伸速度 （2）试样长度 （3）试样内的纤维根数 （4）温湿度 （5）其他 温度对涤纶拉伸性能的影响 回潮率一定，温度↑，纤维大分子热运动↑，大分子柔曲性↑，分子间结合力(次价键力)↓→纤维断裂强度↓，断裂伸长率↑，初始模量↓， 相对湿度对富强纤维和棉的影响 相对湿度对细羊毛拉伸性能的影响 1. 外因 （1）拉伸速度 （2）试样长度 （3）温湿度 （4）拉伸类型 ε1、