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1、纤维机械性质课堂授课课件第1页，共71页，编辑于2022年，星期一 纺织纤维的机械性质（或力学性质）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2页，共71页，编辑于2022年，星期一知识要点知识要点l单纤维的拉伸性质l纤维的蠕变、松弛和疲劳l纤维的弯曲、扭转与压缩特性l纤维的摩擦性质第3页，共71页，编辑于2022年，星期一单纤维的拉伸性质单纤维的拉伸性质表示纤维拉伸性能的指标表示纤维拉伸性能的指标拉伸曲线的基本性质拉伸曲
2、线的基本性质常用纺织纤维的拉伸曲线常用纺织纤维的拉伸曲线纤维拉伸断裂机理纤维拉伸断裂机理影响纤维拉伸性能的因素影响纤维拉伸性能的因素纤维拉伸性能的测试纤维拉伸性能的测试第4页，共71页，编辑于2022年，星期一一、表示纤维拉伸性能的指标一、表示纤维拉伸性能的指标指标有：断裂强力；断裂强度；断裂伸指标有：断裂强力；断裂强度；断裂伸长率长率1.断裂强力（绝对强力）断裂强力（绝对强力）定义：纤维能够承受的最大拉伸外力。定义：纤维能够承受的最大拉伸外力。单位：牛顿（单位：牛顿（N）；厘牛（）；厘牛（cN)；克力（；克力（gf)。对不同粗细的纤维，强力没有可比性对不同粗细的纤维，强力没有可比性。第5页，
3、共71页，编辑于2022年，星期一2.相对强度相对强度 相对强度是用以比较不同粗细纤维的拉伸相对强度是用以比较不同粗细纤维的拉伸断裂性质的指标。断裂性质的指标。根据采用线密度指标不同，相对强度指标根据采用线密度指标不同，相对强度指标有以下几种有以下几种:第6页，共71页，编辑于2022年，星期一（1）断裂强度（比强度）断裂强度（比强度）定义：每特（或每旦）纤维所能承受的最定义：每特（或每旦）纤维所能承受的最大拉力。大拉力。单位：单位：N/tex（cN/dtex）；）；N/den（cN/den)；gf/dtex。其计算式为：其计算式为：Ptex=P/NtexPden=P/Nden第7页，共71页
4、，编辑于2022年，星期一式中：式中：Ptex特数制断裂强度（特数制断裂强度（N/tex；cN/dtex；gf/dtex）Pden旦数制断裂强度（旦数制断裂强度（N/d；cN/d；gf/d）P纤维的强力（纤维的强力（N；cN；gf）Ntex纤维的特数纤维的特数（tex;dtex)Nden纤维的旦数纤维的旦数(d)第8页，共71页，编辑于2022年，星期一(2)断裂应力（强度极限）断裂应力（强度极限）定义：指纤维单位截面上能承受的最大拉力。定义：指纤维单位截面上能承受的最大拉力。单位：单位：N/m2（帕）；（帕）；N/mm2（兆帕）；（兆帕）；kgf/mm2。其计算式为：其计算式为：=P/S式中
5、：式中：纤维的断裂应力（纤维的断裂应力（MPa）P纤维的强力（纤维的强力（N）S纤维的截面积（纤维的截面积（mm2）第9页，共71页，编辑于2022年，星期一（3）断裂长度（）断裂长度（LR）定义：纤维的自身重量与其断裂强力相等时所定义：纤维的自身重量与其断裂强力相等时所具有的长度。具有的长度。即一定长度的纤维，其重量可将自身拉断，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。该长度为断裂长度。其计算公式为：其计算公式为：LR=（P/g）*Nm式中：式中：LR纤维的断裂长度（纤维的断裂长度（km）P纤维的强力（纤维的强力（N）g重力加速度（等于重力加速度（等于9.8m/s2）Nm纤维
6、的公制支数。纤维的公制支数。第10页，共71页，编辑于2022年，星期一纤维强度三个指标之间的换算式为：纤维强度三个指标之间的换算式为：=*Ptex=9*PdenPtex=9*PdenLR=Ptex=9*Pden式中：式中：纤维的断裂应力（纤维的断裂应力（kgf/mm2）；）；纤维的密度（纤维的密度（g/cm3）；）；Ptex纤维的特数制断裂强度（纤维的特数制断裂强度（gf/tex）；）；Pden纤维的旦数制断裂强度（纤维的旦数制断裂强度（gf/d）；）；g重力加速度（等于重力加速度（等于9.8m/s2）；）；LR纤维的断裂长度（纤维的断裂长度（km）。）。第11页，共71页，编辑于2022年
7、，星期一可以看出，相同的断裂长度和断裂强度，可以看出，相同的断裂长度和断裂强度，其断裂应力随纤维的密度而异，只有当纤其断裂应力随纤维的密度而异，只有当纤维密度相同时，断裂长度和断裂强度才具维密度相同时，断裂长度和断裂强度才具有可比性。有可比性。第12页，共71页，编辑于2022年，星期一3断裂伸长率断裂伸长率 定义：纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断定义：纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断裂伸长率。裂伸长率。它表示纤维承受拉伸变形的能力。它表示纤维承受拉伸变形的能力。其计算公式为：其计算公式为：=（L-Lo）/Lo式中：式中：Lo纤维加预张力伸直后的长度（纤维加预张力伸直后的长度（mm）；）；L纤维断
8、裂时的长度（纤维断裂时的长度（mm）；）；第13页，共71页，编辑于2022年，星期一二、二、拉伸曲线的基本性质拉伸曲线的基本性质纺织纤维在拉伸外力作用下产生的应力应变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。关系称为拉伸性质。1、拉伸曲线定义拉伸曲线定义负荷负荷-伸长曲线伸长曲线：表示纤维在拉伸过程中的：表示纤维在拉伸过程中的负荷和伸长的关系曲线。负荷和伸长的关系曲线。应力应力-应变曲线应变曲线：表示纤维在拉伸过程中的：表示纤维在拉伸过程中的应力和应变的关系曲线。应力和应变的关系曲线。第14页，共71页，编辑于2022年，星期一一般纤维负荷一般纤维负荷-伸长曲线伸长曲线第15页
9、，共71页，编辑于2022年，星期一图中：图中：OO：表示拉伸初期未能伸直的纤维由卷曲逐渐伸直：表示拉伸初期未能伸直的纤维由卷曲逐渐伸直OM（虎克区）：大分子链键长和键角的变化，外力去除（虎克区）：大分子链键长和键角的变化，外力去除变形可回复；类似弹簧；变形可回复；类似弹簧；QS（屈服区）：大分子间产生相对滑移，在新的位置上重建（屈服区）：大分子间产生相对滑移，在新的位置上重建连接键。变形显著且不易回复，模量相应也逐渐变小；连接键。变形显著且不易回复，模量相应也逐渐变小；SA（增强区）：错位滑移的大分子基本伸直平行，互相靠拢，（增强区）：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
10、结合力有所增加，形成新的结合键。曲线斜使大分子间的横向结合力有所增加，形成新的结合键。曲线斜率增大直至断裂。率增大直至断裂。Q：屈服点；：屈服点；A：断裂点。：断裂点。第16页，共71页，编辑于2022年，星期一2.拉伸曲线反映的指标拉伸曲线反映的指标负荷伸长曲线负荷伸长曲线应力应变曲线应力应变曲线1278dtex（250旦）粘胶长丝旦）粘胶长丝233dtex（30旦）锦纶长丝旦）锦纶长丝第17页，共71页，编辑于2022年，星期一上图所能反映的指标有：上图所能反映的指标有：1.断裂强力（或断裂强度）断裂强力（或断裂强度）2.断裂伸长（或断裂伸长率）断裂伸长（或断裂伸长率）第18页，共71页，
11、编辑于2022年，星期一3.初始模量初始模量E定义：纤维负荷定义：纤维负荷-伸长曲线上起始一段直线部分伸长曲线上起始一段直线部分的斜率，或伸长率为的斜率，或伸长率为1%时对应的强力。时对应的强力。其大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程度，它反映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。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；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，其制品比较软较软。天然纤维：麻天然纤维：麻棉棉丝
12、丝毛；毛；再生纤维：富纤再生纤维：富纤粘胶粘胶醋纤醋纤；（；（高性能粘胶纤维中，在湿态下弹性模量较高的高性能粘胶纤维中，在湿态下弹性模量较高的纤维，称波里诺西克纤维，也称高湿模量纤维，中国称富强纤维，简称富纤。富强纤维：是粘胶纤维的改良纤维，称波里诺西克纤维，也称高湿模量纤维，中国称富强纤维，简称富纤。富强纤维：是粘胶纤维的改良品种；纯纺可做细布、府绸等；与棉、涤等混纺，生产各种服装；耐碱性好，织成织物挺括，洗涤后不会收品种；纯纺可做细布、府绸等；与棉、涤等混纺，生产各种服装；耐碱性好，织成织物挺括，洗涤后不会收缩和变形，较为耐穿耐用。缩和变形，较为耐穿耐用。醋纤的全称为醋酸纤维，系纤维素分子
13、中羟基用醋酸酯化后得到的一种化学改性的天然高聚物。其性能取决于乙酰化程度。醋酸纤维是一种非常易得的人造纤维，成本低，具有很好的编织性能。其属性使之成为美丽的纤维，用于缎子、织锦、以及塔夫绸等织物内用来提高其光泽度。）合成纤维：涤纶合成纤维：涤纶腈纶腈纶维纶维纶锦纶锦纶第19页，共71页，编辑于2022年，星期一4.屈服应力与屈服应变屈服应力与屈服应变 屈服点：曲线由伸长较小部分转向伸屈服点：曲线由伸长较小部分转向伸长较大部分的转折点。长较大部分的转折点。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。屈服应变：屈服点处所对应的应变。屈服点以下的变
14、形：可回复的弹性变形屈服点以下的变形：可回复的弹性变形。第20页，共71页，编辑于2022年，星期一5断裂功、断裂比功和功系数断裂功、断裂比功和功系数（1）断裂功）断裂功W定义：指拉断纤维过程中外力所作的功，或纤定义：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。维受拉伸到断裂时所吸收的能量。W是强力和伸长的综合指标，用来有效评价纤维的坚牢度是强力和伸长的综合指标，用来有效评价纤维的坚牢度与耐用性能。与耐用性能。W大，说明纤维的韧性好，耐疲劳性能强，能承受大，说明纤维的韧性好，耐疲劳性能强，能承受较大的冲击。较大的冲击。在负荷在负荷-伸长曲线上，断裂功就是曲线下所包含的面积。
15、伸长曲线上，断裂功就是曲线下所包含的面积。W=第21页，共71页，编辑于2022年，星期一（2）断裂比功）断裂比功Wa 定义：拉断单位细度、单位长度纤维外力定义：拉断单位细度、单位长度纤维外力所作的功。所作的功。Wa=W/(Ntex*L0)纤维密度相同时，它对不同粗细和不同试样纤维密度相同时，它对不同粗细和不同试样长度的纤维材料具有可比性。长度的纤维材料具有可比性。第22页，共71页，编辑于2022年，星期一（3）功系数）功系数We定义：实际所作功（即断裂功定义：实际所作功（即断裂功W，相当于，相当于拉伸曲线下的面积）与假定功拉伸曲线下的面积）与假定功（即断裂强力（即断裂强力*断裂伸长）之比。
16、断裂伸长）之比。其计算式为：其计算式为：We=W/(Pa*L)We值越大表明这种材料抵抗拉伸断裂的值越大表明这种材料抵抗拉伸断裂的能力越强。能力越强。各种纤维的功系数大致在各种纤维的功系数大致在0.36-0.65间。间。第23页，共71页，编辑于2022年，星期一三、常用纺织纤维的拉伸曲线三、常用纺织纤维的拉伸曲线第24页，共71页，编辑于2022年，星期一拉伸曲线可分为三类：拉伸曲线可分为三类：（1）强力高，伸长率很小的拉伸曲线（棉、）强力高，伸长率很小的拉伸曲线（棉、麻等纤维素纤维），表现为拉伸曲线近麻等纤维素纤维），表现为拉伸曲线近似直线，斜率较大（主要是纤维的取向似直线，斜率较大（主要
17、是纤维的取向度、结晶度、聚合度都较高的缘故）度、结晶度、聚合度都较高的缘故）（2）强力不高，伸长率很大的拉伸曲线）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（羊毛、醋酯纤维等），表现为模量较小，屈服点低和强力不高；小，屈服点低和强力不高；（3）初始模量介于）初始模量介于12之间的拉伸曲线之间的拉伸曲线（涤纶、锦纶、蚕丝等纤维）（涤纶、锦纶、蚕丝等纤维）第25页，共71页，编辑于2022年，星期一四纤维拉伸断裂机理四纤维拉伸断裂机理纤维断裂原因有：纤维断裂原因有：大分子主链的断裂大分子主链的断裂大分子之间的滑脱大分子之间的滑脱第26页，共71页，编辑于2022年，星期一五影
18、响纤维拉伸性能的因素五影响纤维拉伸性能的因素内因内因：大分子结构（大分子的柔曲性、大分子的聚合度）；大分子结构（大分子的柔曲性、大分子的聚合度）；超分子结构（取向度、结晶度）；超分子结构（取向度、结晶度）；形态结构（裂缝孔洞缺陷、形态结构、不均一性形态结构（裂缝孔洞缺陷、形态结构、不均一性外因外因：温湿度；温湿度；测试条件：测试条件：a.试样长度：试样长度：L，出现弱环的机会，出现弱环的机会b.试样根数：根数试样根数：根数，折算成单纤维强度，折算成单纤维强度c.拉伸速度：拉伸速度：v，强力，强力，E第27页，共71页，编辑于2022年，星期一六、纤维拉伸性能的测试六、纤维拉伸性能的测试 1.摆
19、锤式强力仪（见下图）摆锤式强力仪（见下图）第28页，共71页，编辑于2022年，星期一第29页，共71页，编辑于2022年，星期一2电子强力仪电子强力仪第30页，共71页，编辑于2022年，星期一纤维的蠕变、松弛和疲劳n n纤维的拉伸变形与弹性纤维的拉伸变形与弹性n n纤维的流变性质（或粘弹性质）纤维的流变性质（或粘弹性质）n n纤维的疲劳特性纤维的疲劳特性第31页，共71页，编辑于2022年，星期一一、纤维的拉伸变形与弹性1.1.纤维拉伸变形的组成纤维拉伸变形的组成纤维拉伸变形的组成纤维拉伸变形的组成 纤维变形包括：可回复的弹性变形（急弹性纤维变形包括：可回复的弹性变形（急弹性纤维变形包括：
20、可回复的弹性变形（急弹性纤维变形包括：可回复的弹性变形（急弹性+缓弹性）缓弹性）缓弹性）缓弹性）和不可复的塑性变形和不可复的塑性变形和不可复的塑性变形和不可复的塑性变形 急弹性变形急弹性变形急弹性变形急弹性变形：加（或去除）外力后能迅速变形。：加（或去除）外力后能迅速变形。：加（或去除）外力后能迅速变形。：加（或去除）外力后能迅速变形。缓弹性变形缓弹性变形缓弹性变形缓弹性变形：加（或去除）外力后需经一定时间：加（或去除）外力后需经一定时间：加（或去除）外力后需经一定时间：加（或去除）外力后需经一定时间 后才能逐渐产生（或消失）的变形。后才能逐渐产生（或消失）的变形。后才能逐渐产生（或消失）的变
21、形。后才能逐渐产生（或消失）的变形。塑性变形塑性变形塑性变形塑性变形：纤维材料受力时产生变形，去除外力后，：纤维材料受力时产生变形，去除外力后，：纤维材料受力时产生变形，去除外力后，：纤维材料受力时产生变形，去除外力后，不回复的变形。（绝对值）不回复的变形。（绝对值）不回复的变形。（绝对值）不回复的变形。（绝对值）第32页，共71页，编辑于2022年，星期一纤变形：纤变形：l=l急急+l缓缓+l塑塑（绝对值）（绝对值）=急急+缓缓+塑塑（相对值）（相对值）三种变形同时产生，所占比例受纤维的性三种变形同时产生，所占比例受纤维的性质、加负荷的大小、负荷的作用时间的质、加负荷的大小、负荷的作用时间的
22、影响。影响。第33页，共71页，编辑于2022年，星期一2.纤维的弹性（1 1）定义：指纤维变形的恢复能力。）定义：指纤维变形的恢复能力。）定义：指纤维变形的恢复能力。）定义：指纤维变形的恢复能力。（2 2）常用指标：）常用指标：）常用指标：）常用指标：a.a.弹性回复率弹性回复率弹性回复率弹性回复率R Re e（或称回弹率）（或称回弹率）（或称回弹率）（或称回弹率）R Re e=（l l急急急急+l+l缓缓缓缓）/（l l急急急急+l+l缓缓缓缓+l+l塑塑塑塑）=（L L1 1-L-L2 2）/（L L1 1-L-L0 0）式中：式中：式中：式中：L L0 0纤维加预加张力使之伸直但不伸长
23、时纤维加预加张力使之伸直但不伸长时纤维加预加张力使之伸直但不伸长时纤维加预加张力使之伸直但不伸长时 的长度（的长度（的长度（的长度（mmmm）L L1 1纤维加负荷伸长的长（纤维加负荷伸长的长（纤维加负荷伸长的长（纤维加负荷伸长的长（mmmm）L L2 2纤维去负荷再加预张力后的长度（纤维去负荷再加预张力后的长度（纤维去负荷再加预张力后的长度（纤维去负荷再加预张力后的长度（mmmm）第34页，共71页，编辑于2022年，星期一 b.弹性功率 We图中：图中：图中：图中：ecec急弹性变形；急弹性变形；急弹性变形；急弹性变形；cd cd缓弹性变形；缓弹性变形；缓弹性变形；缓弹性变形；do do塑
24、性变形；塑性变形；塑性变形；塑性变形；We=弹性恢复功弹性恢复功/拉伸所作的功拉伸所作的功 =Acbe/Aoae第35页，共71页，编辑于2022年，星期一3.影响纤维弹性的因素：（1）纤维的结构：分子链的柔曲性、分子间）纤维的结构：分子链的柔曲性、分子间 力的大小力的大小（2）相对湿度；）相对湿度；（3）测试条件；）测试条件；纤维的弹性是织物获得好的尺寸稳定性与抗皱纤维的弹性是织物获得好的尺寸稳定性与抗皱性的主要因素。性的主要因素。第36页，共71页，编辑于2022年，星期一二、纤维的流变性质（或粘弹性质）定义：纤维在外力作用下，应力应变随时定义：纤维在外力作用下，应力应变随时 间而变化的性
25、质。间而变化的性质。包括蠕变和应力松弛包括蠕变和应力松弛1蠕变蠕变(1)定义：指一定温度下，纺织材料在一定定义：指一定温度下，纺织材料在一定 外力作用下，其变形随时间而变外力作用下，其变形随时间而变 化的现象。化的现象。第37页，共71页，编辑于2022年，星期一（2）曲线：第38页，共71页，编辑于2022年，星期一（3）产生原因：随着外力作用时间的延长，不断克服大随着外力作用时间的延长，不断克服大 分子间的结合力，使大分子逐渐沿着外分子间的结合力，使大分子逐渐沿着外 力方向伸展排列，或产生相互滑移而导力方向伸展排列，或产生相互滑移而导 致伸长增加，增加的伸长基本上都是缓致伸长增加，增加的伸
26、长基本上都是缓 弹性和塑性变形。弹性和塑性变形。第39页，共71页，编辑于2022年，星期一2应力松弛（变形一定，F-t关系）（1 1）定义：在一定温度下，拉伸变形保持一定，）定义：在一定温度下，拉伸变形保持一定，）定义：在一定温度下，拉伸变形保持一定，）定义：在一定温度下，拉伸变形保持一定，纺织材料内的应力随时间的延续而逐渐减小的纺织材料内的应力随时间的延续而逐渐减小的纺织材料内的应力随时间的延续而逐渐减小的纺织材料内的应力随时间的延续而逐渐减小的现象称为应力松弛。现象称为应力松弛。现象称为应力松弛。现象称为应力松弛。（2 2）曲线：见上页）曲线：见上页）曲线：见上页）曲线：见上页（3 3）
27、产生原因：）产生原因：）产生原因：）产生原因：由于纤维发生变形时具有内应力，使大分子逐渐重新由于纤维发生变形时具有内应力，使大分子逐渐重新由于纤维发生变形时具有内应力，使大分子逐渐重新由于纤维发生变形时具有内应力，使大分子逐渐重新排列，在此过程中部分大分子链段间发生相对滑移，排列，在此过程中部分大分子链段间发生相对滑移，排列，在此过程中部分大分子链段间发生相对滑移，排列，在此过程中部分大分子链段间发生相对滑移，逐渐达到新的平衡，形成新的结合点，从而使内应逐渐达到新的平衡，形成新的结合点，从而使内应逐渐达到新的平衡，形成新的结合点，从而使内应逐渐达到新的平衡，形成新的结合点，从而使内应力逐渐减小
28、。力逐渐减小。力逐渐减小。力逐渐减小。第40页，共71页，编辑于2022年，星期一3影响纤维流变性质的因素纤维本身的结构：纤维本身的结构：分子量增加，分子链的极性、交联和结晶分子量增加，分子链的极性、交联和结晶增加，蠕变松弛减少。增加，蠕变松弛减少。外界条件：如温度、湿度增加，蠕变、松外界条件：如温度、湿度增加，蠕变、松弛也增加弛也增加第41页，共71页，编辑于2022年，星期一三、纤维的疲劳特性1.1.定义：纺织材料在较小外力、长时间反复作用定义：纺织材料在较小外力、长时间反复作用定义：纺织材料在较小外力、长时间反复作用定义：纺织材料在较小外力、长时间反复作用 下，塑性变形不断积累，当积累的
29、塑性下，塑性变形不断积累，当积累的塑性下，塑性变形不断积累，当积累的塑性下，塑性变形不断积累，当积累的塑性 变形值达到断裂伸长时，材料最后出现变形值达到断裂伸长时，材料最后出现变形值达到断裂伸长时，材料最后出现变形值达到断裂伸长时，材料最后出现 整体破坏的现象。整体破坏的现象。整体破坏的现象。整体破坏的现象。疲劳破坏包括：分子滑移、分子断裂、裂缝的产疲劳破坏包括：分子滑移、分子断裂、裂缝的产疲劳破坏包括：分子滑移、分子断裂、裂缝的产疲劳破坏包括：分子滑移、分子断裂、裂缝的产 生与扩散、应力集中。生与扩散、应力集中。生与扩散、应力集中。生与扩散、应力集中。疲劳形式有：蠕变、重复伸长、重复压缩、重
30、复疲劳形式有：蠕变、重复伸长、重复压缩、重复疲劳形式有：蠕变、重复伸长、重复压缩、重复疲劳形式有：蠕变、重复伸长、重复压缩、重复 弯曲及重复扭曲。弯曲及重复扭曲。弯曲及重复扭曲。弯曲及重复扭曲。第42页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.指标和测定方法指标和测定方法指标和测定方法指标和测定方法 (1)(1)纤维在一定条件下拉伸至断裂时，所经历的循环纤维在一定条件下拉伸至断裂时，所经历的循环纤维在一定条件下拉伸至断裂时，所经历的循环纤维在一定条件下拉伸至断裂时，所经历的循环次数（耐久度或坚牢度）；次数（耐久度或坚牢度）；次数（耐久度或坚牢度）；次数（耐久度或坚牢度）；(2)(2)经过一定
31、负荷、一定次数的反复作用，测其经过一定负荷、一定次数的反复作用，测其经过一定负荷、一定次数的反复作用，测其经过一定负荷、一定次数的反复作用，测其剩余伸长的大小。剩余伸长的大小。剩余伸长的大小。剩余伸长的大小。3.3.纤维结构和性能与疲劳的关系纤维结构和性能与疲劳的关系纤维结构和性能与疲劳的关系纤维结构和性能与疲劳的关系 纤维分子量增加，结晶度提高，耐疲劳性好；纤维分子量增加，结晶度提高，耐疲劳性好；纤维分子量增加，结晶度提高，耐疲劳性好；纤维分子量增加，结晶度提高，耐疲劳性好；取向度增加，耐疲劳性差。取向度增加，耐疲劳性差。取向度增加，耐疲劳性差。取向度增加，耐疲劳性差。屈服强度高，屈服伸长大
32、，断裂功大，耐疲劳性好。屈服强度高，屈服伸长大，断裂功大，耐疲劳性好。屈服强度高，屈服伸长大，断裂功大，耐疲劳性好。屈服强度高，屈服伸长大，断裂功大，耐疲劳性好。第43页，共71页，编辑于2022年，星期一纤维的弯曲、扭转与压缩特性纤维的弯曲、扭转与压缩特性纤维的弯曲纤维的弯曲纤维的扭转纤维的扭转纤维的压缩纤维的压缩第44页，共71页，编辑于2022年，星期一一、纤维的弯曲第45页，共71页，编辑于2022年，星期一1.纤维弯曲时受力情况：外侧外侧受拉，伸长受拉，伸长内侧内侧受压，压缩受压，压缩第46页，共71页，编辑于2022年，星期一2.纤维抗弯刚度Rf定义：纤维抵抗其形状发生弯曲变形的能
33、力。定义：纤维抵抗其形状发生弯曲变形的能力。定义：纤维抵抗其形状发生弯曲变形的能力。定义：纤维抵抗其形状发生弯曲变形的能力。公式：公式：公式：公式：RRf f=Er=Er2 2 f f/4/4式中：式中：式中：式中：rr实际截面积折算成正圆形时的实际截面积折算成正圆形时的实际截面积折算成正圆形时的实际截面积折算成正圆形时的半径（半径（半径（半径（mmmm）EE纤维的弯曲弹性模量（纤维的弯曲弹性模量（纤维的弯曲弹性模量（纤维的弯曲弹性模量（cN/cmcN/cm2 2）f f截面性状系数（它等于实际的惯性截面性状系数（它等于实际的惯性截面性状系数（它等于实际的惯性截面性状系数（它等于实际的惯性矩与
34、正圆形截面惯性矩之比）矩与正圆形截面惯性矩之比）矩与正圆形截面惯性矩之比）矩与正圆形截面惯性矩之比）第47页，共71页，编辑于2022年，星期一R Rf f大大大大纤维不易弯曲，不易成圈编织，耐磨性差，特纤维不易弯曲，不易成圈编织，耐磨性差，特纤维不易弯曲，不易成圈编织，耐磨性差，特纤维不易弯曲，不易成圈编织，耐磨性差，特别是曲磨，其织物较挺爽，有身骨。别是曲磨，其织物较挺爽，有身骨。别是曲磨，其织物较挺爽，有身骨。别是曲磨，其织物较挺爽，有身骨。R Rf f小小小小纤维易产生弯曲，易于成圈编织，其织物纤维易产生弯曲，易于成圈编织，其织物纤维易产生弯曲，易于成圈编织，其织物纤维易产生弯曲，易于
35、成圈编织，其织物较软糯。较软糯。较软糯。较软糯。常用纤维常用纤维常用纤维常用纤维R Rf f（抗弯刚度）（抗弯刚度）（抗弯刚度）（抗弯刚度）由大到小的次序为：由大到小的次序为：由大到小的次序为：由大到小的次序为：苎麻苎麻苎麻苎麻玻纤玻纤玻纤玻纤涤纶涤纶涤纶涤纶富纤富纤富纤富纤腈纶腈纶腈纶腈纶维纶维纶维纶维纶蚕丝蚕丝蚕丝蚕丝棉棉棉棉锦纶锦纶锦纶锦纶羊毛羊毛羊毛羊毛第48页，共71页，编辑于2022年，星期一纤维种类纤维种类纤维种类纤维种类截面形状系数截面形状系数截面形状系数截面形状系数 f f f f密度（密度（密度（密度（g/cmg/cmg/cmg/cm3 3 3 3）初始模量初始模量初始模量
36、初始模量E E E E（cN/texcN/texcN/texcN/tex）相对抗弯刚度相对抗弯刚度相对抗弯刚度相对抗弯刚度R R R Rf f f f(10(10(10(104 4 4 4.cN.cm.cN.cm.cN.cm.cN.cm2 2 2 2）长绒棉长绒棉长绒棉长绒棉0.790.790.790.791.511.511.511.51872.1872.1872.1872.13.663.663.663.66细绒棉细绒棉细绒棉细绒棉0.700.700.700.701.501.501.501.50353.1353.1353.1353.12.462.462.462.46苎麻苎麻苎麻苎麻0.800.
37、800.800.801.521.521.521.522224.62224.62224.62224.69.329.329.329.32亚麻亚麻亚麻亚麻0.870.870.870.871.511.511.511.511166.21166.21166.21166.24.964.964.964.96细羊毛细羊毛细羊毛细羊毛0.880.880.880.881.311.311.311.31220.5220.5220.5220.51.181.181.181.18粗羊毛粗羊毛粗羊毛粗羊毛0.750.750.750.751.291.291.291.29265.6265.6265.6265.61.231.231.
38、231.23桑蚕丝桑蚕丝桑蚕丝桑蚕丝0.590.590.590.591.321.321.321.32141.9141.9141.9141.92.652.652.652.65粘胶纤维粘胶纤维粘胶纤维粘胶纤维0.750.750.750.751.521.521.521.52515.5515.5515.5515.52.032.032.032.03涤纶涤纶涤纶涤纶0.910.910.910.911.381.381.381.381107.41107.41107.41107.45.825.825.825.82锦纶锦纶锦纶锦纶6 6 6 60.920.920.920.921.141.141.141.14205
39、.8205.8205.8205.81.321.321.321.32锦纶锦纶锦纶锦纶666666660.920.920.920.921.141.141.141.14214.6214.6214.6214.61.381.381.381.38腈纶腈纶腈纶腈纶0.800.800.800.801.171.171.171.17670.3670.3670.3670.33.653.653.653.65维纶维纶维纶维纶0.780.780.780.781.281.281.281.28596.8596.8596.8596.82.942.942.942.94玻璃纤维玻璃纤维玻璃纤维玻璃纤维1.001.001.001.0
40、02.522.522.522.522704.82704.82704.82704.88.548.548.548.54第49页，共71页，编辑于2022年，星期一异形纤维比圆形纤维Rf大（同品种相同旦数）纤维纤维纤维纤维锦纶锦纶锦纶锦纶聚酯聚酯聚酯聚酯丝丝丝丝截面截面截面截面形状形状形状形状三三三三叶叶叶叶形形形形 Y Y Y Y抗弯抗弯抗弯抗弯刚度刚度刚度刚度31.831.831.831.839.439.439.439.434.934.934.934.944.044.044.044.038.138.138.138.1112.6112.6112.6112.6131.5131.5131.5131.5
41、40.140.140.140.1第50页，共71页，编辑于2022年，星期一2纤维纤维Rf的测定的测定用日本风格仪用日本风格仪KES；测定结节强力与钩接强力；测定结节强力与钩接强力；第51页，共71页，编辑于2022年，星期一二、纤维的扭转二、纤维的扭转 第52页，共71页，编辑于2022年，星期一抗扭刚度抗扭刚度Rt：纤维抵抗扭转变形的能力。：纤维抵抗扭转变形的能力。Rt=Et*Ip式中：式中：Et剪切弹性模量；剪切弹性模量；Ip截面极惯性矩。截面极惯性矩。Rt大大加捻时阻力较大，易遭到破坏或加捻时阻力较大，易遭到破坏或产生塑性变形，且有较强的退捻趋势产生塑性变形，且有较强的退捻趋势。第53
42、页，共71页，编辑于2022年，星期一各种纤维的扭转性能纤维种类纤维种类纤维种类纤维种类扭转截面形状系数扭转截面形状系数扭转截面形状系数扭转截面形状系数t t t t相对剪切弹性模量相对剪切弹性模量相对剪切弹性模量相对剪切弹性模量E E E Etltltltl(gf/tex)(gf/tex)(gf/tex)(gf/tex)相对抗扭刚度相对抗扭刚度相对抗扭刚度相对抗扭刚度R R R Rf f f f(10(10(10(10-4 4 4 4 gfgfgfgf cmcmcmcm2 2 2 2/tex)/tex)/tex)/tex)棉棉棉棉0.710.710.710.711651651651657.9
43、7.97.97.9羊毛羊毛羊毛羊毛0.980.980.980.98858585856.76.76.76.7桑蚕丝桑蚕丝桑蚕丝桑蚕丝0.840.840.840.8416816816816810.210.210.210.2柞蚕丝柞蚕丝柞蚕丝柞蚕丝0.350.350.350.352302302302306.06.06.06.0苎麻苎麻苎麻苎麻0.770.770.770.771091091091095.65.65.65.6亚麻亚麻亚麻亚麻0.940.940.940.94878787875.85.85.85.8普通粘胶纤维普通粘胶纤维普通粘胶纤维普通粘胶纤维0.930.930.930.937474747
44、44.74.74.74.7涤纶涤纶涤纶涤纶0.990.990.990.99656565654.74.74.74.7锦纶锦纶锦纶锦纶0.990.990.990.99454545454.04.04.04.0腈纶腈纶腈纶腈纶0.570.570.570.57999999995.25.25.25.2维纶维纶维纶维纶0.670.670.670.67757575753.63.63.63.6玻璃纤维玻璃纤维玻璃纤维玻璃纤维1.001.001.001.00164016401640164064646464第54页，共71页，编辑于2022年，星期一三、纤维的压缩纤维集合体的压缩变形以材料层体积或高度的变化来纤维集
45、合体的压缩变形以材料层体积或高度的变化来纤维集合体的压缩变形以材料层体积或高度的变化来纤维集合体的压缩变形以材料层体积或高度的变化来表示。表示。表示。表示。压缩变形的绝对值压缩变形的绝对值压缩变形的绝对值压缩变形的绝对值b=Vb=V0 0-V-Vkk（cmcm3 3）压缩变形的相对值压缩变形的相对值压缩变形的相对值压缩变形的相对值=(V=(V0 0-V-Vk k)/V)/V0 0 =1-h=1-hk k/h/h0 0 式中：式中：式中：式中：V V0 0试样压缩前的原始体积（试样压缩前的原始体积（试样压缩前的原始体积（试样压缩前的原始体积（cmcm3 3）VVk k试样达到规定压力时的体积（试
46、样达到规定压力时的体积（试样达到规定压力时的体积（试样达到规定压力时的体积（cmcm3 3）hh0 0试样压缩前的原始高度（试样压缩前的原始高度（试样压缩前的原始高度（试样压缩前的原始高度（cmcm）hhk k试样的最终高度（试样的最终高度（试样的最终高度（试样的最终高度（cm)cm)第55页，共71页，编辑于2022年，星期一纤维的摩擦性质纤维的摩擦性质摩擦机理摩擦机理纤维的摩擦、抱合和切向阻力纤维的摩擦、抱合和切向阻力纤维摩擦抱合性质的指标与测试纤维摩擦抱合性质的指标与测试第56页，共71页，编辑于2022年，星期一*纤维的摩擦抱合性质与可纺性、织物的手感、起毛起纤维的摩擦抱合性质与可纺性
47、、织物的手感、起毛起纤维的摩擦抱合性质与可纺性、织物的手感、起毛起纤维的摩擦抱合性质与可纺性、织物的手感、起毛起球、耐磨和抗皱等有关球、耐磨和抗皱等有关球、耐磨和抗皱等有关球、耐磨和抗皱等有关 与纺纱工艺的关系：摩擦现象贯穿于整个纺纱过程；与纺纱工艺的关系：摩擦现象贯穿于整个纺纱过程；与纺纱工艺的关系：摩擦现象贯穿于整个纺纱过程；与纺纱工艺的关系：摩擦现象贯穿于整个纺纱过程；与纱、布关系：有了摩擦力，纱、布才具有一定服用与纱、布关系：有了摩擦力，纱、布才具有一定服用与纱、布关系：有了摩擦力，纱、布才具有一定服用与纱、布关系：有了摩擦力，纱、布才具有一定服用价值；价值；价值；价值；与磨损的关系：
48、纤维、机件被磨损，降低了使用价值；与磨损的关系：纤维、机件被磨损，降低了使用价值；与磨损的关系：纤维、机件被磨损，降低了使用价值；与磨损的关系：纤维、机件被磨损，降低了使用价值；与发热的关系：高速缝纫可能达与发热的关系：高速缝纫可能达与发热的关系：高速缝纫可能达与发热的关系：高速缝纫可能达300c300c，使缝针弯曲，缝线，使缝针弯曲，缝线，使缝针弯曲，缝线，使缝针弯曲，缝线熔融；熔融；熔融；熔融；与静电的关系：摩擦起静电，静电聚集，干扰纺纱工艺与静电的关系：摩擦起静电，静电聚集，干扰纺纱工艺与静电的关系：摩擦起静电，静电聚集，干扰纺纱工艺与静电的关系：摩擦起静电，静电聚集，干扰纺纱工艺正常进
49、行，特别是化纤。正常进行，特别是化纤。正常进行，特别是化纤。正常进行，特别是化纤。第57页，共71页，编辑于2022年，星期一一、摩擦机理一、摩擦机理糙面学说；分子学说；焊接学说糙面学说；分子学说；焊接学说第58页，共71页，编辑于2022年，星期一二纤维的摩擦、抱合和切向阻力二纤维的摩擦、抱合和切向阻力 1.1.抱合力抱合力抱合力抱合力 F F1 1定义：纤维间在法向压力为零时，做相对滑动时定义：纤维间在法向压力为零时，做相对滑动时定义：纤维间在法向压力为零时，做相对滑动时定义：纤维间在法向压力为零时，做相对滑动时 产生的切向阻力。（因为纤维具有卷曲、产生的切向阻力。（因为纤维具有卷曲、产生
50、的切向阻力。（因为纤维具有卷曲、产生的切向阻力。（因为纤维具有卷曲、转曲、鳞片、表面粗糙凹凸不平，且细长转曲、鳞片、表面粗糙凹凸不平，且细长转曲、鳞片、表面粗糙凹凸不平，且细长转曲、鳞片、表面粗糙凹凸不平，且细长 柔软；纤维必须具有一定的抱合力，棉卷、柔软；纤维必须具有一定的抱合力，棉卷、柔软；纤维必须具有一定的抱合力，棉卷、柔软；纤维必须具有一定的抱合力，棉卷、棉条才具有一定强力，纺纱工艺才能顺棉条才具有一定强力，纺纱工艺才能顺棉条才具有一定强力，纺纱工艺才能顺棉条才具有一定强力，纺纱工艺才能顺 利进行）利进行）利进行）利进行）第59页，共71页，编辑于2022年，星期一2.摩擦力摩擦力F2