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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)。 其计算式为: ??????????????????Ptex=P/Ttex ????????????? ???Pden=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) 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)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
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