纤维材料机械性能

纤维材料机械性能第一页，共十三页，编辑于2023年，星期三7.1.1拉伸指标(2)拉伸曲线有关的指标A.初始模量初始模量是指纤维负荷—伸长曲线上起始一段（纤维基本伸直后拉伸的一段）较直部分伸直延长线上应力应变之比。

B.屈服点的应力应变，即b点；C.断裂功、比功、功系数：断裂功是指拉断纤维时外力所做的功，也就是纤维受拉伸到断裂时所吸收的能量。拉断单位细度、单位长度纤维所消耗的断裂功叫比功。曲线下面积与矩形面积之比叫功系数。第二页，共十三页，编辑于2023年，星期三7.2影响拉伸强力的因素7.2.1环境温湿度随温度升高，纤维强力下降，伸长增加，但温度过高伸长则会减小。7.2.2试样长度试样愈长，强力愈低。因为沿纤维长度方向，强度是不均一的，纤维总是在最薄弱处断裂，试样愈长，出现最薄弱环节的概率越大，越容易发生断裂，强力下降——弱环定理。7.2.3纤维根数束纤维中的纤维根数愈多，由束纤维强力计算得的平均单纤维强力愈低，而且比单根测量时的平均强力低。是断裂的不同时性造成的。第三页，共十三页，编辑于2023年，星期三7.2.4拉伸速度一般情况下，随拉伸速度增加，断裂强力，初始模量，屈服应力等均会提高，而断裂伸长无一定规律。7.2.5拉伸形式（1）等速牵引（CRT）——摆锤式强力仪（2）等加负荷（CRL）——卜氏强力仪，棉纤维斯特勒强力仪（3）等速伸长（CRE）——电子式强力仪，此方法现在为国际推广方法。试验参数不同，所测结果不同，不具备可比性第四页，共十三页，编辑于2023年，星期三7.3黏弹体的力学行为特征7.3.1概念纺织纤维是典型的黏弹体，即兼具黏性流动体（无定形区）和刚性体（结晶区）的力学特性。这种黏性与弹性的组合称为黏弹性，具备黏弹性的物体称为黏弹体。7.3.2三种变型（1）急弹性变形：随外力迅速产生和恢复的变形（2）缓弹性变形：随外力逐渐产生且逐渐恢复的变形（3）塑性变形：随外力产生，但外力去除后不恢复的变形虽然我们把纤维的变形分为三类逐一来说明，但实际上他们之间是互相联系，互相制约的，在材料受外力时，它们同时出现，只是在不同时间，不同负荷或不同拉伸阶段时它们间的比例不同而己。第五页，共十三页，编辑于2023年，星期三7.3.3蠕变与应力松弛

（1）蠕变：在一定（固定）的拉伸（负荷）条件下，纤维的变形随时间逐渐增加的现象。

（2）应力松驰：当纤维被拉伸到一定变形值，保持恒定时，其内应力随时间逐渐减小的现象。蠕变和应力松弛实质上是一个问题的两个方面：都是反映大分子的滑移运动。7.3.4弹性纤维的弹性是指纤维承受负荷后产生变形，负荷取除后，具有恢复原来尺寸和形状的能力。它影响到纺织材料的耐磨性，抗折皱性，手感，尺寸稳定性，耐冲击性，抗疲劳性等许多性能。纤维的弹性包含变形能力与变形的恢复能力两方面。而人们通常只讲变形的恢复能力。

纤维的弹性根据恢复时间可以分为急弹性恢复和缓弹性恢复。根据作用形式又可分为定负荷弹性恢复和定伸长弹性恢复。第六页，共十三页，编辑于2023年，星期三7.3.4弹性定负荷弹性恢复率和定伸长弹性恢复率与作用条件的曲线图。从右图可以看出：定负荷值或定伸长值越大，弹性回复率越小。在表征材料弹性时一定要注意这种规律，否则会给判断或结论造成影响。第七页，共十三页，编辑于2023年，星期三7.3.5疲劳小应力长期作用下发生的破坏，就叫疲劳。这是一种最普遍的破坏形式。

影响疲劳的因素主要有：（1）纤维的结构与性能（分子链的变形能力及变形后的恢复能力大，则耐疲劳）（2）负荷大小（3）作用方式

（4）温湿度P1——疲劳耐久限第八页，共十三页，编辑于2023年，星期三7.4纤维的表面力学性质7.4.1基本指标（1）摩擦力F摩

（2）摩擦因数f，F摩=f×N，N——法向压力（3）抱合力F抱，在法向力等于零时纤维材料相对移动时的切向阻力（4）切向阻力F切，F切=F抱+F摩

（5）抱合系数h，单位长度纤维所具有的抱合力（6）抱合长度Ln，粗纱或纤维条的重力等于其抱合力时所具有的长度。公式与断裂长度类似，单位为米7.4.2影响摩擦的因素（1）法向压力（或张力）切向阻力的增加率不随正压力上升成等比例增加，但切向阻力是增加的。切向阻抗系数随法向压力的增加而下降，逐渐趋于一定值。第九页，共十三页，编辑于2023年，星期三（2）温湿度一般纤维摩擦时的切向阻抗系数随温度升高而降低。对合成纤维来说，当温度升高到一定值后，摩擦时的切向阻抗反而会随着温度的继续上升而加大。（3）表面润滑剂状况润滑剂的黏滞系数和滑动速度共同作用构成对摩擦力的影响。润滑剂对纤维的摩擦有显著的影响。（4）滑动速度滑动速度对切向阻力的影响规律为低速区切向阻力呈波动状态，大于某速度后，随速度上升切向阻力上升第十页，共十三页，编辑于2023年，星期三（5）表面粗糙度7.4.2影响摩擦的因素

一般规律如右图所示，在大多数情况下，表面越光滑，摩擦系数越小，但光滑到一定程度之后，摩擦系数反而会随着表面光滑程度的提高而提高。第十一页，共十三页，编辑于2023年，星期三7.5纤维弯曲、扭转、压缩性质简介（1）概念≥纤维是极易变直为弯的，有的本身就是卷曲的。我们这里所说的弯曲则是指外力作用下的弯曲变形。（2）影响纤维弯曲的内部因素有形状，粗细，模量（3）破坏形式是弯断，实质是弯曲外缘的拉断或内缘的挤裂。（4）实用指标

A．打结强度（率）PDV

B．勾结强度（率）PgV

C.最小允许曲率半径rb

D.抗弯次数（疲劳）7.5.1纤维的弯曲第十二页，共十三页，编辑于2023年，星期三（1）概念纤维在剪切扭矩作用下，产生的扭转弯形。

（2）影响纤维扭转的内部因素有形状，粗细，模量（3）破坏形式以轴向劈裂为主，也有剪切破坏形式。（4）实用指标

A．断裂捻角

B.