1、第七章 纤维和纱线的机械性能思考题及难点 ： 1.纤维、纱线拉伸断裂指标及断裂机理 2.蠕变、松弛 3.摩擦与抱合 第一节 纤维和纱线的拉伸性能1一、拉伸性能基本指标1二、纤维拉伸断裂机理2三、纱线的拉伸断裂机理3第二节 纤维和纱线的蠕变、松弛和疲劳3一、蠕变松弛概念3二、疲劳4第三节 纤维与纱线的摩擦与抱合4第一节 纤维和纱线的拉伸性能 一、拉伸性能基本指标 （一）断裂强力： 将纤维或纱线拉伸至断裂时所需的力 P（ N 、cN、 gf） （二）相对强度：单位细度纤维所具有的强力 1.断裂应力：单位截面积纤维所具有的强力 =P/S （N/mm2 gfmm2 kgf/mm2 ） 2.比强度：每特
2、或每旦纤维所具有的强力 P tex =P/N tex （cN/tex） ； P den =P/N tex （cN/den） 3.断裂长度：当纤维的自重等于其断裂强度时的长度L p (km) L p =(gf)/N tex (km) L p =N m /1000 换算：1)P tex -P den , P tex =9P den 2)L p - P tex , Lp= P tex =P/N tex (km) 3)-L p , = L p （kgf/mm2 ）式中：为纤维的密度 4.品质指标：D tex =Q/N tex 1000：绞纱的绝对强度 5.断裂伸长率： a =(L a -L 0 )/L
3、 0 100(%)式中：L 0 是试样长度，L a 是试样拉断长度 （三）拉伸曲线及指标（flash动画） 点击进入浏览动态拉伸图动画1.断裂应力（ a ）：断裂点对应的拉伸应力为断裂应力 2.断裂伸长率（ a ）：纤维和纱线拉伸到断裂时的伸长率 3.初始模量（E=tg=/）：指纤维材料负荷伸长曲线上初始一段直线部分的应力应变比值 物理意义：反映了材料在受拉伸力很小时抵抗变形的能力 4.屈服点：材料由弹性变形向塑性变形的转折点 5.断裂功：纤维或纱线拉伸至断裂时外力对它所做的功 6.断裂比功：单位体积的纤维或纱线所具有的断裂功纤维拉伸断裂示意图二、纤维拉伸断裂机理 （一）纤维的拉伸断裂机理 拉
4、伸初期大分子键长、键角增大，部分大分子链或基原纤从结晶区中逐步抽拔出来。随着拉伸继续进行，结晶区逐步产生相对移动，顺纤维轴方向排列，部分大分子从晶区抽拔出来，非晶区中大分子的长度差异减小，受力的大分子或原纤的根数增加，如此被抽拔移动即被拉断的大分子也增加，这样，继续拉伸，大分子间的横向联系受到显著破坏，大分子明显的相互滑移、抽拔、伸长变形迅速变化，结晶区逐步松散，直到许多大分子被抽拔、拉断，纤维从最薄弱处 （二）影响纺织纤维强伸性的因素 1.内部结构的影响 大分子聚合度越大，纤维强力越大 大分子结晶度越大，纤维强力越大，伸长率减小 大分子取向度增大，纤维强力增大，伸长率减小 取向度高，大分子沿
5、纤维长度方向排列，轴向分力增大 不同取向度的粘胶拉伸曲线动画 (未做链接）2.温湿度 温度升高，纤维强力减小，伸长率增加 温度升高，大分子获得外部能量，产生相对运动,强力减小 相对湿度增大，除棉、麻纤维外，一般纤维强力减小，断裂伸长率增大 3.试验条件 夹持距离增大，纤维强力减小 弱环定理：纤维越长，出现最薄弱环节的几率越大，而断裂就发生 在弱环处。 试样根数：根数越多，平均单纱强力越低 各根纤维断裂强度不同，断裂伸长率不同，在纤维中的伸直状态也 不相同，造成不同时断裂，所以平均单纤维强力减小。 拉伸速度越快，强力增加 拉伸速度快时，大分子还未来得及滑脱，承受拉力的根数多，所以 强力高。 三、
6、纱线的拉伸断裂机理 （一）断裂机理： 纱线外层纤维倾斜程度大，所受到的应力大，拉伸过程首先发生断裂， 解除对内层纤维的向心压力，内层纤维发生滑脱和断裂，纱线迅速解体。 1.断口形式 齐口式：纤维以断裂为主 毛笔头式：纤维以滑脱为主 .混纺纱的断裂强度：取决于混纺纤维的性状和混纺比等 （二）影响纱线拉伸断裂的因素 1.纤维的性能 纤维本身的强伸性能：在其它条件相同时，纤维强力越大，成纱强力越大 纤维长度：在其它条件相同时,纤维长度越大，成纱强力越大 纤维细度：在其它条件相同时，纤维细度越大，成纱强力越大 纤维的表面性能：卷曲多，抱合答，成纱强力高 2.纱线的结构 纱中纤维排列状态，内外转移次数，
7、捻度等 3.混纺比 第二节 纤维和纱线的蠕变、松弛和疲劳 一、蠕变松弛概念 （一）蠕变 保持拉伸力不变，材料的变形随时间而变化的现象 1.变形种类 急弹性变形 缓弹性变形 塑性变形 2.产生原因 急弹性变形：主要是大分子键长和键角的变化 缓弹性变形：大分子缓慢滑移所造成的 塑性变形：大分子在新的位置重新建立分子间力 （二）松弛 保持变形不变，材料内应力随时间而逐渐下降 产生原因：大分子缓慢滑移产生的自身调整。 （三）弹性恢复率： 一定拉伸后的急弹性回缩率3，一定时间的缓弹性回缩率的比例4，用表示R R =（3+4）/ a 100% 4-与时间相关，时间不同，4也不同急弹性恢复率：3/ a 二、
8、疲劳 经历一段时间，材料的某种抵抗能力逐渐被削弱的过程。实质上是材料内能逐渐被消耗的过程。 1.静疲劳：小应力长时间作用 2.动疲劳：小应力反复作用 拉伸回复有停顿的拉伸图第一次拉伸净功：S oabe -S bec =S oabc 两次拉伸交叉部分：代表材料在第一次拉伸中被破坏的部分重新得到恢复，这一过程实际是材料休息和补充能量的过程，因此多次拉伸的断裂功大于一次拉伸的断裂功。 拉伸功恢复系数：R w =（S bec /S oabe ）100（%） 第三节 纤维与纱线的摩擦与抱合 一、指标 （一）切向阻抗系数u=F/N u切向阻抗系数；N解除面间的法向压力；切向阻力 切向阻力：F=F1+F2 F1：抱合力：正压力为零时的切向阻力 F2：摩擦力：由正压力引起的切向阻力 f-摩擦系数 u=F/N=(F1+F2)/N=F1/N+f (二)抱合力指标及影响因素 1.抱合系数（h）：将纤维在不加法向压力条件下拉断，拉断离为（克力），按断裂长度的概念折合成特时的抱合力，单位长度上的抱合力，h=F1/L (cN/mm) 2.抱合长度（L h ）：L h =F1/N tex 1000
