纤维和纱线的力学性质 (2)幻灯片.ppt

纤维和纱线的力学性质第1页，共27页，编辑于2022年，星期一基本指标1、断裂强力（、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，cN2、断裂强度（、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指单位线密度纤维所能承受的拉伸力力，单位为N/tex，常用cN/dtex（或cN/d）第2页，共27页，编辑于2022年，星期一3、断裂应力、断裂应力s 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、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。第3页，共27页，编辑于2022年，星期一5、断裂伸长率、断裂伸长率表示纤维承受最大负荷时的伸长变形能力第4页，共27页，编辑于2022年，星期一计算题：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）断裂伸长率第5页，共27页，编辑于2022年，星期一6、功功 断裂功断裂功：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 dlPaLa第6页，共27页，编辑于2022年，星期一应力应变曲线：第7页，共27页，编辑于2022年，星期一6、初始模量、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、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第8页，共27页，编辑于2022年，星期一二、常见纤维的拉伸性质麻棉涤纶锦纶蚕丝腈纶粘胶醋纤羊毛第9页，共27页，编辑于2022年，星期一产业用纤维的应力-应变曲线 第10页，共27页，编辑于2022年，星期一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。第11页，共27页，编辑于2022年，星期一三、纤维断裂机理与影响强伸度的因素虎克区虎克区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。第12页，共27页，编辑于2022年，星期一第13页，共27页，编辑于2022年，星期一纤维的断裂：纤维的断裂：1 1、非结晶区中大分子从结晶区抽拔出来或被拉裂。、非结晶区中大分子从结晶区抽拔出来或被拉裂。2 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。结晶区逐步松散。纤维的伸长：纤维的伸长：1 1、大分子的伸直、伸长（键长键角的增大，取向度的提、大分子的伸直、伸长（键长键角的增大，取向度的提高）高）2 2、大分子之间的相互滑移。、大分子之间的相互滑移。第14页，共27页，编辑于2022年，星期一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）其他第15页，共27页，编辑于2022年，星期一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，第16页，共27页，编辑于2022年，星期一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 第17页，共27页，编辑于2022年，星期一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1.外因（1）拉伸速度（2）试样长度（3）温湿度（4）拉伸类型第18页，共27页，编辑于2022年，星期一四、纤维和纱线的变形和弹性（一）变形分类（一）变形分类1.急弹性变形：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：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：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。第19页，共27页，编辑于2022年，星期一弹性指标弹性回复率：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。第20页，共27页，编辑于2022年，星期一第21页，共27页，编辑于2022年，星期一蠕变定义：纤维在一定负荷作用下，变形随时间而逐渐增加的现象1、3，急弹性变形，与时间无关 2、4，缓弹性变形，与时间有关5，塑性变形第22页，共27页，编辑于2022年，星期一应力松弛：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第23页，共27页，编辑于2022年，星期一纤维和纱线的疲劳破坏：静态疲劳或蠕变疲劳蠕变过程中，外力对材料不断作功，直至材料被破坏。多次拉伸(或动态)疲劳纤维材料经受多次加负荷、减负荷的反复循环作用，因塑性变形的逐渐积累，纤维内部的局部损伤，形成裂痕，最后被破坏的现象第24页，共27页，编辑于2022年，星期一纤维的重复拉伸疲劳图（b）定伸长疲劳曲线：纤维每次被拉伸到一设定伸长率时停顿一定时间，然后卸负荷。织机上经纱所受的拉伸接近这一形式。（a）定负荷疲劳曲线：是采用纤维被拉伸到一设定负荷时，保持纤维伸长值一段时使纤维产生应力松弛，然后卸去负荷，再停顿一定时间后，进行第二次拉伸，依次重复。疲劳试验方法疲劳试验方法第25页，共27页，编辑于2022年，星期一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。第26页，共27页，编辑于2022年，星期一（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。第27页，共27页，编辑于2022年，星期一