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1、第五章 纤维的力学性质 第一节第一节 纤维的拉伸性质纤维的拉伸性质一、纤维的拉伸曲线与性能指标一、纤维的拉伸曲线与性能指标1拉伸曲线拉伸曲线2拉伸性能指标拉伸性能指标图图5-1 纺织纤维纺织纤维的拉伸曲的拉伸曲线线图图5-2 纤维纤维屈服点的确定屈服点的确定二、常见纤维的拉伸曲线二、常见纤维的拉伸曲线图图5-3 不同不同纤维纤维的的应应力力-应变应变曲曲线线图图5-4 产业产业用用纤维纤维的的应应力力-应变应变曲曲线线三三、纤维拉伸性质的测量纤维拉伸性质的测量1摆锤式强力仪摆锤式强力仪2秤杆式强力仪秤杆式强力仪图图5-5 摆锤摆锤式式强强力力仪仪图图5-6 秤杆式拉伸秤杆式拉伸仪仪3电子强力仪
2、电子强力仪图图 5-7 电电子子强强力力仪仪的的测试测试原理示意原理示意图图四、拉伸断裂机理及影响因素四、拉伸断裂机理及影响因素1.纤维的拉伸破坏机理纤维的拉伸破坏机理图图5-8 纤维纤维拉伸断裂拉伸断裂时时的裂的裂缝缝和断裂面和断裂面2.影响纺织纤维拉伸性质的因素影响纺织纤维拉伸性质的因素图图5-9不同取向度不同取向度纤维纤维的的应应力力应变应变曲曲线线图图5-10 聚丙聚丙烯纤维结烯纤维结晶度晶度对对拉伸性能的影响拉伸性能的影响图图5-11 温度温度对涤纶对涤纶拉伸性能的影响拉伸性能的影响图图5-12相相对对湿度湿度对细对细羊毛拉伸性能的影响羊毛拉伸性能的影响图图5-13 相相对对湿度湿度
3、对对富富强强纤维纤维和棉的影响和棉的影响表表5-1 低速和高速低速和高速试验结试验结果果对对比比试样试样试样试样v v(%/(%/秒秒秒秒)p pb b(N/(N/textex)b b(%)(%)E E0 0(N/(N/textex)高高高高强强强强锦纶锦纶锦纶锦纶1/601/60500050000.550.550.670.6716.716.714.714.73 35 5强强强强力力力力粘胶粘胶粘胶粘胶1/601/60200020000.560.560.800.805.45.45.25.214142222玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维纤维纤维1/601/60100010000.420.420.540
4、.541.81.81.81.822222828五、束纤维的拉伸性质1实验研究实验研究 2.理论表达理论表达 图图5-14 平行平行纤维纤维束的比束的比应应力力-应变应变曲曲线线第二节 纤维力学性能的时间依赖性一一、应力松弛和蠕变应力松弛和蠕变1定义定义图图5-15 纤维纤维的的应应力松弛曲力松弛曲线线图图5-16 纤维纤维的蠕的蠕变变及蠕及蠕变变回复曲回复曲线线2几种形变 3对时间和温度的依赖性对时间和温度的依赖性图图5-17 羊毛羊毛纤维纤维在不同在不同负负荷下的蠕荷下的蠕变变 图图5-18 羊毛羊毛纤维纤维在不同温度下的蠕在不同温度下的蠕变变图图5-19 羊毛在不同相羊毛在不同相对对湿度下
5、的湿度下的应应力松弛力松弛图图5-20 涤纶涤纶在不同拉伸速率下的在不同拉伸速率下的应应力松弛力松弛二二、纤维的弹性、纤维的弹性1弹性的指标 2影响纤维弹性的因素 图图5-21 等速伸等速伸长长和等加和等加负负荷荷试验试验机拉伸机拉伸图图三三、纤维的动态力学性质、纤维的动态力学性质图图5-22 动态动态拉伸性能拉伸性能应应力、力、应变应变和模量关系和模量关系图图图图5-23 纤维纤维的的频频率力学率力学谱谱四、基本力学模型四、基本力学模型1力学模型的基本元件力学模型的基本元件图图5-24 虎克虎克弹弹簧及牛簧及牛顿顿粘粘壶应壶应力力-应变应变模型模型2描述纤维粘弹性的几个力学模型描述纤维粘弹性
6、的几个力学模型图图5-25 马马克思威克思威尔尔模型及其模型及其应应力松弛曲力松弛曲线线图图5-26 Voigt模型及其蠕模型及其蠕变变和蠕和蠕变变回复曲回复曲线线图图5-27 三元件模型及其蠕三元件模型及其蠕变变和蠕和蠕变变回复曲回复曲线线五、五、纤维的疲劳纤维的疲劳1疲劳破坏形式疲劳破坏形式图图5-28 纤维纤维的多次拉伸循的多次拉伸循环环 图图5-29 纤维纤维的重复拉伸疲的重复拉伸疲劳图劳图2.纤维疲劳破坏的影响因素纤维疲劳破坏的影响因素图图5-30 重复拉伸的疲重复拉伸的疲劳劳曲曲线线第三节第三节 纤维的弯曲、扭转与压缩纤维的弯曲、扭转与压缩一一、纤维的弯曲纤维的弯曲1.纤维的弯曲刚
7、度纤维的弯曲刚度 表表5-2 纤维纤维的抗弯性能的抗弯性能3.662.461.181.232.659.324.962.033.125.85.823.652.941.321.388.545.54纤维纤维纤维纤维种种种种类类类类 f f (g/cm(g/cm3 3)E E(cN/texcN/tex)R Rfrfr(cNcm(cNcm2 2)/tex)/tex2 2长绒长绒长绒长绒棉棉棉棉0.790.791.511.51877.1877.11010-4-4细绒细绒细绒细绒棉棉棉棉0.700.701.501.50653.7653.71010-4-4细细细细羊毛羊毛羊毛羊毛0.880.881.311.3
8、1220.5220.51010-4-4粗羊毛粗羊毛粗羊毛粗羊毛0.750.751.291.29265.6265.61010-4-4桑蚕桑蚕桑蚕桑蚕丝丝丝丝0.590.591.321.32741.9741.91010-4-4苎苎苎苎麻麻麻麻0.800.801.521.522224.62224.61010-4-4亚亚亚亚麻麻麻麻0.870.871.511.511166.21166.21010-4-4普通粘胶普通粘胶普通粘胶普通粘胶0.750.751.521.52515.5515.51010-4-4强强强强力粘胶力粘胶力粘胶力粘胶0.770.771.521.52774.2774.21010-4-4富
9、富富富强强强强纤维纤维纤维纤维0.780.781.521.521419.01419.01010-4-4涤纶涤纶涤纶涤纶0.910.911.381.381107.41107.41010-4-4腈纶腈纶腈纶腈纶0.800.801.171.17670.3670.31010-4-4维纶维纶维纶维纶0.780.781.281.28596.8596.81010-4-4锦纶锦纶锦纶锦纶6 60.920.921.141.14205.8205.81010-4-4锦纶锦纶锦纶锦纶66660.920.921.141.14214.6214.61010-4-4玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维纤维纤维1.001.002.522.
10、522704.82704.81010-4-4石棉石棉石棉石棉0.870.872.482.481979.61979.61010-4-4 2纤维弯曲时的破坏纤维弯曲时的破坏(b)(a)oo 图图5-31纤维纤维弯曲弯曲时时的的变变形与破坏形与破坏图图5-32 勾接勾接强强度和打度和打结结强强度度试验试验原理原理图图5-33 不同不同纤维纤维的勾接的勾接强强度率度率(%)二二、纤维的扭转纤维的扭转1扭转刚度扭转刚度图图5-34 扭扭转变转变形示意形示意图图表表5-3 各种各种纤维纤维的扭的扭转转性能性能7.7471.56.5710.005.885.495.684.64.414.316.863.334
11、.613.925.13.534.962.72纤维纤维纤维纤维种种种种类类类类 t tG Gt t(cN/tex(cN/tex)R Rtrtr(cNcm(cNcm2 2)/tex)/tex2 2棉棉棉棉0.710.71161.7161.71010-4-4木棉木棉木棉木棉5.075.071971971010-4-4羊毛羊毛羊毛羊毛0.980.9883.383.31010-4-4桑蚕桑蚕桑蚕桑蚕丝丝丝丝0.840.84164.6164.61010-4-4柞蚕柞蚕柞蚕柞蚕丝丝丝丝0.350.35225.4225.41010-4-4苎苎苎苎麻麻麻麻0.770.77106.2106.21010-4-4亚亚
12、亚亚麻麻麻麻0.940.9485.385.31010-4-4普通粘胶普通粘胶普通粘胶普通粘胶0.930.9372.572.51010-4-4强强强强力粘胶力粘胶力粘胶力粘胶0.940.9469.669.61010-4-4富富富富强强强强纤维纤维纤维纤维0.970.9764.764.71010-4-4铜铜铜铜氨氨氨氨纤维纤维纤维纤维0.990.991001001010-4-4醋脂醋脂醋脂醋脂纤维纤维纤维纤维0.700.7060.860.81010-4-4涤纶涤纶涤纶涤纶0.990.9963.763.71010-4-4锦纶锦纶锦纶锦纶0.990.9944.144.11010-4-4腈纶腈纶腈纶腈纶
13、0.570.5797971010-4-4维纶维纶维纶维纶0.670.6773.573.51010-4-4乙乙乙乙纶纶纶纶0.990.995.45.41010-4-4玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维纤维纤维1.001.001607.21607.21010-4-42纤维扭转时的破坏纤维扭转时的破坏表表5-4 纤维纤维的剪切与拉伸的剪切与拉伸强强度度对对比比纤维纤维纤维纤维种种种种类类类类剪切剪切剪切剪切强强强强度度度度(cN/texcN/tex)拉伸拉伸拉伸拉伸强强强强度度度度(cN/texcN/tex)R.H.65%R.H.65%水湿水湿水湿水湿R.H.65%R.H.65%水湿水湿水湿水湿棉棉棉棉8.4
14、8.47.67.623.523.521.621.6亚亚亚亚麻麻麻麻8.18.17.47.425.525.528.428.4蚕蚕蚕蚕丝丝丝丝11.611.68.88.831.431.424.524.5普通粘胶普通粘胶普通粘胶普通粘胶6.46.43.13.117.617.66.96.9富富富富强强强强纤维纤维纤维纤维10.410.49.49.470.670.658.858.8铜铜铜铜氨氨氨氨纤维纤维纤维纤维6.46.44.64.617.617.67.87.8醋醋醋醋酯纤维酯纤维酯纤维酯纤维5.85.85.05.011.811.87.87.8锦纶锦纶锦纶锦纶11.211.29.59.539.239.
15、235.335.3偏偏偏偏氯纶氯纶氯纶氯纶9.89.89.49.419.619.624.524.5表表5-5 各种各种纤维纤维的断裂捻角的断裂捻角纤维纤维纤维纤维种种种种类类类类断裂捻角断裂捻角断裂捻角断裂捻角(度度度度)短短短短纤维纤维纤维纤维长丝长丝长丝长丝棉棉棉棉34373437羊毛羊毛羊毛羊毛38.541.538.541.5蚕蚕蚕蚕丝丝丝丝3939亚亚亚亚麻麻麻麻21.529.521.529.5普通粘胶普通粘胶普通粘胶普通粘胶35.539.535.539.535.539.535.539.5强强强强力粘胶力粘胶力粘胶力粘胶31.533.531.533.531.533.531.533.5铜
16、铜铜铜氨氨氨氨纤维纤维纤维纤维4042404233.53533.535醋醋醋醋酯纤维酯纤维酯纤维酯纤维40.54640.54640.54640.546涤纶涤纶涤纶涤纶595942504250锦纶锦纶锦纶锦纶5663566347.555.547.555.5腈纶腈纶腈纶腈纶3334.53334.5酪素酪素酪素酪素纤维纤维纤维纤维5858562562玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维纤维纤维2.552.55三三、纤维的压缩、纤维的压缩1纤维及其集合体的压缩性质纤维及其集合体的压缩性质2纤维及其集合体在压缩中的破坏纤维及其集合体在压缩中的破坏图图5-35 纤维纤维集合体的集合体的压压力与容重力与容重间间关系关系图图5-36 棉棉层层的反复循的反复循环压缩环压缩曲曲线线