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《高等纺织材料学》杜赵群

（东华大学纺织学院）

年-年第1学期1/29《高等纺织材料学》第十章织物结构与性能2/29第十章织物结构与性能机织物、针织物、编织物、非织物三维结构织物、层合织物、涂层织物、复合织物、混合织物可呼吸织物、电子织物、自适应和敏感织物建筑用织物、土工用织物、防护类织物、运动类织物、运输类织物、航空航天织物、医用织物、军用织物、产业用、高科技穿着用织物等二维织物、三维织物等《高等纺织材料学》-第十章织物结构与性能3/29一、织物结构分类与名称

可按照加工方法、成形方法、基本性能、选取纤维或纱线、织物组织和结构、厚度和轻重、用途和功效等分类。

但作为织物结构、性能和成形相互关系，较多地用直接相关结构特征和成形方式进行分类。第一节织物类型与结构表征4/29二、复合和层合织物

各类织物可经过简单地层合组成复合织物，也可经过混合、组合、交叉等组成复杂复合织物。

第一节织物类型与结构表征

复合主要物质形式为：织物、纱线、纤维、颗粒、高分子或金属膜或涂层物。合理利用气孔，也为一个有益方法。

5/29二、复合和层合织物

按照排列方式和结果组合不一样，表达在纤维、或纱线、或织物排列方向和组合，则其可能组合维数与方向为：

第一节织物类型与结构表征6/29二、复合和层合织物

组合目标，如各向异性减小，图10-1；结构均匀和连续性更高，如图10-2；复合成型更为柔性和无接缝，图10-3和10-4.第一节织物类型与结构表征7/29三、惯用织物结构特征

一类由纱线交叠、圈结或扭结排列而成，多讨论纱线交叠起伏或圈结规律，即织物组织；一类为纤维纠缠摩擦或相互粘结（粘结剂）而成，多讨论纤维排列方式（随机或定向）、粘结和作用点分布。第一节织物类型与结构表征8/29四、特殊织物结构特征

为成形方式、结构上，为非常规所制备，主要为多层复合织物，如柔性建筑顶蓬织物；纺织结构材料，如增强编织材料，人造血管与肌腱；涂层复合织物，如过滤防护材料。第一节织物类型与结构表征9/29四、特殊织物结构特征第一节织物类型与结构表征10/29四、特殊织物结构特征

第一节织物类型与结构表征11/29五、织物结构作用与不均匀性

1.织物结构对最终用途影响

整个织物形成链，包括纤维、纱线、织物及其复合方式等。第一节织物类型与结构表征广义而言，织物结构包含纱线、纤维排列和相互作用，而且包含织物间组合、织物与非纤维和非织物之间组合，主要讨论纤维和纱组成、几何排列（方向与填充密度）与外观形态，纤维、纱线、织物间粘结（包含几何点、线、面缠绕，摩擦，粘结等），织物间组合结构，以及其它非织物材料结构。12/292.织物结构不均匀性

因为加工工艺均匀化，改进了纤维、纱线弱节特征。故织物结构不均匀性为:

（1）织物组织结构不均匀性；

（2）纤维或纱线排列方向性引发结构不对称性；（3）组成织物单元（如纱线或纤维）集聚缺点和织物接缝或使用中引发结构上缺点或不均匀性。第一节织物类型与结构表征13/29一、机织物几何结构

1.Peirce几何模型

l纱线在单元结构中长度，h为纱线屈曲波高，

为纱线轴线与织物中心线夹角，或称织造角，a为两纱中心线间距离，c为屈曲率，

为织物织缩比。第二节织物几何结构与表征8个方程，13个未知数。实测织物中纱线排列密度，可得纱线中心线间距离。14/29一、机织物几何结构

2.非圆形纱线几何结构参数

第二节织物几何结构与表征纱线曲率半径表示式：当x=a/2,为最大织造角经验式：15/29一、机织物几何结构

3.紧密织物几何学

紧密织物，纱线截面有变形，可用椭圆形截面、跑道形截面等假设。第二节织物几何结构与表征4.机织物厚度与体积分数（1）含毛羽厚度Tmax；（2）织物结构相厚度Ts；（3）等支持面厚度T0；（4）压缩形变厚度T；16/29第二节织物几何结构与表征4.机织物厚度与体积分数17/29第二节织物几何结构与表征二、针织物几何结构线圈长度与密度基于Peirce模型推广，得到线圈长度l为：C为横向圈距；W为纵向圈距（圈高）；d为纱线直径；Pc为针织物横密；Pw为纵密；

为未充满系数。18/29第二节织物几何结构与表征二、针织物几何结构2.Munden几何模型基于Peirce模型r为针编弧线圈半径；19/29第二节织物几何结构与表征二、针织物几何结构3.针织物厚度与体积分数厚度T≥2d考虑纱线变形直径为d‘（压扁系数），则其间差值e，得针织物体积分数：20/29第二节织物几何结构与表征三、非织造布几何结构毛毡

传统毛毡是基于羊毛差微摩擦效应和高弹性特征，在热湿力作用下，定向穿插运动而纠缠成毡结果。21/29第二节织物几何结构与表征三、非织造布几何结构2.针刺纤维毡22/29第二节织物几何结构与表征三、非织造布几何结构3.粘结纤维网（1）纤维自粘结（热熔与熔喷纤维）；（2）由粉末粘结剂粘结；（3）纤维热轧熔融粘结；（4）纤维与浸渍液粘结。23/29第三节织物基本性能一、织物基本力学性能1.织物拉伸第一阶段高模量区，为织物克服纱线和纤维间因弯曲改变引发摩擦阻力；第二阶段，针织物是纱线弯曲和交缠点摩擦，机织物是在受力方向上纱线弯曲减小和垂直受力方向上纱线弯曲加大弯曲变形，以及纱线在交织点处压缩；为低模量区第三阶段，纱线伸长，纤维伸直、伸长和滑移，为高模量区。（1）织物拉伸几何结构改变（2）拉伸模量预计，如单向负荷作用下织物模量：（3）各方向上模量关系24/29第三节织物基本性能一、织物基本力学性能2.织物弯曲与起拱不考虑纱线间交互作用，织物与纱线弯曲刚度关系：纱线交织区紧密，不弯曲（1）织物弯曲初始曲率为k0纱线弯曲关系：简支梁起拱方程：（2）织物起拱临界起拱力：起初织物上阻力为纯压缩所致，接着为弯曲变形所致。25/29第三节织物基本性能一、织物基本力学性能3.织物剪切简单剪切：沿着一对织物一对平行方向，进行剪切变形，如图（b）；纯剪切：物理在某方向伸长，而在垂直方向收缩，其面积保持不变，厚度也不发生改变，如图（a）26/29第三节织物基本性能二、织物耐久性1.织物拉伸断裂与疲劳主要是对织物施加持久或重复作用应力或应变，造成织物破坏。2.织物双轴向拉伸与顶破圆球顶破顶破强力：轴向应力：圆柱顶破顶破强力：圆轴向应力：27/29第三节织物基本性能二、织物耐久性3.织物撕裂破坏撕裂方法由单缝、舌形、梯形等；三、织物易护理指织物在使用中易于保养、便于使用，并能保持原有外观特征性能。如易洗快干、免烫、洗可穿、抗皱防缩、抗菌、防霉防蛀、不易沾污、不易掉色、变色等。四、织物其它性能织物格调；织物舒适性；织物成衣性能，如可缝纫性、尺寸稳定性、可裁剪性；特殊应用功效，如阻燃与耐高温、拒水和防风、耐酸碱和化学、防弹防刺、高吸水、过滤隔绝；以及