紡織材料學 10 纖維力學性能ppt課件.ppt

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1、第十章纖維的力學性質(zhì)第一節(jié)拉伸性質(zhì)1第一節(jié)拉伸性質(zhì)一、纖維拉伸斷裂性能的基本指標：1．拉伸斷裂強力指纖維能承受的最大拉伸外力，或單根纖維受外力拉伸到斷裂時所需要的力2．相對強度（1）斷裂應力指單位截面積上纖維能承受的最大拉力第一節(jié)拉伸性質(zhì)(續(xù))（2）斷裂強度(相對強度)指每特(或每旦)纖維能承受的最大拉力（3）斷裂長度纖維重力等于其斷裂強力時的纖維長度3．斷裂伸長纖維拉伸到斷裂時的伸長率（應變率），叫斷裂伸長率4．拉伸變形曲線和相關指標（1）拉伸變形曲線如圖10-1紡織纖維的拉伸曲線圖10-1紡織纖維的拉伸曲線第一節(jié)拉伸性

2、質(zhì)(續(xù))（2）相關指標a.屈服點b.初始模量：指纖維拉伸曲線的起始部分直線段的應力與應變的比值c.斷裂功W：是指拉伸纖維至斷裂時外力所作的功d.斷裂比功：一是體積斷裂比功，另一定義是重量斷裂比功e.功系數(shù)η：指纖維的斷裂功與斷裂強力和斷裂伸長的乘積之比(3)常見纖維的拉伸曲線如圖10-2常見纖維的拉伸曲線圖10-2不同纖維的應力-應變曲線第一節(jié)拉伸性質(zhì)(續(xù))二、纖維的拉伸破壞機理及影響因素1．纖維的拉伸破壞機理第一步：纖維開始受力，變形主要是纖維大分子鏈本身的拉伸，即鍵長、鍵角的變形，拉伸曲線接近直線。該區(qū)域稱做虎克區(qū)。第

3、二步：外力增加，一部分大分子鏈伸直，而且可能被拉斷，也可能從不規(guī)則的結晶部分中抽拔出來，非結晶區(qū)中的大分子逐漸產(chǎn)生錯位滑移，纖維變形顯著，纖維進入屈服區(qū)第一節(jié)拉伸性質(zhì)(續(xù))第三步：當錯位滑移的纖維大分子鏈基本伸直平行時，大分子間距就會靠近，分子鏈間可能形成新的次價鍵，這時候繼續(xù)拉伸纖維，產(chǎn)生的變形主要又是分子鏈的鍵長、鍵角的改變和次價鍵的破壞，由此進入強化區(qū)。2.影響纖維拉伸斷裂強度的主要因素(1)纖維的內(nèi)部結構a.大分子的聚合度：大分子聚合度越高，大分子從結晶區(qū)中完全抽拔出來就不容易，大分子之間橫向結合力也更大，所以強度

4、越高。第一節(jié)拉伸性質(zhì)(續(xù))b.分子的取向度：取向度越高，也就是大分子和基原纖排列越平行，在拉伸中受力的基原纖和大分子根數(shù)越多，纖維斷裂強度增加，斷裂伸長率降低。c.大分子的結晶度：纖維的結晶度愈高，纖維的斷裂強度、屈服應力和初始模量表現(xiàn)得較高。(2)溫濕度a.溫度：在纖維回潮率一定的條件下，溫度高，大分子熱運動提高，大分子柔曲性提高，分子間結合力削弱。拉伸強度下降，斷裂伸長率增大。初始模量下降。第一節(jié)拉伸性質(zhì)(續(xù))b.相對濕度和纖維回潮率：纖維回潮率越大，大分子之間結合力越弱，結晶區(qū)越松散。纖維強度越低、伸長率增大、初始模

5、量下降。（3）實驗條件a．試樣長度：試樣越長，弱環(huán)出現(xiàn)的概率越大，測得的斷裂強度越低。b．試樣根數(shù)：由束纖維試驗所得的平均單纖維強力比單纖維試驗時的平均強力為低。c．拉伸速度：拉伸速度對纖維斷裂強力與伸長率的影響較大。d．拉伸試驗機類型第二節(jié)壓縮性能一、纖維及其集合體的壓縮性能纖維受橫向壓縮后，在壓縮方向被壓扁，而在受力垂直方向上則變寬。具體情況可以參見表10-1幾種纖維的橫向壓縮性能其中①（d0-d）/d0②（d0-dn）/do其中：d0為原始直徑，d為壓縮后的直徑，dn為壓縮恢復后的直徑第二節(jié)壓縮性能（續(xù)）纖維集合體在

6、壓縮時，壓力與纖維集合體密度關系如圖10-3纖維集合體的壓力與密度間關系所示。當纖維集合體密度很小，或纖維間空隙率很大時，壓力稍有增大，纖維間空隙縮小，密度增加極快。當壓力很大，纖維間空隙很小時，再增大壓力，集合體密度增加極微。對纖維集合體加壓再去除壓力后，纖維集合體體積逐漸膨脹，但一般不能恢復到原來的體積。壓縮后的體積回復率表示了纖維集合體被壓縮后的回彈性能。纖維集合體加壓過程中的變形，也與拉伸相似。圖10-3纖維集合體的壓力與密度間關系第二節(jié)壓縮性能（續(xù)）二、纖維及其集合體在壓縮中的破壞纖維集合體在受強壓縮條件下，纖維

7、相互接觸出現(xiàn)明顯的壓痕。壓力嚴重時，開始出現(xiàn)縱向劈裂。例如，棉纖維集合體壓縮后的密度達1.00g/cm3以上，恢復后的纖維出現(xiàn)縱向劈裂的條紋。因此原棉棉包密度最好控制在0.40—0.65g/cm3之間，不超過0.8g/cm3。否則會影響開清棉效果并易損傷纖維。第三節(jié)彎曲性能一、纖維的彎曲剛度材料的彎曲剛度決定材料抵抗為扭曲變形的能力。纖維的彎曲剛度大，則不易產(chǎn)生彎曲變形，手感較剛硬。為了在纖維間相互比較，常采用單位粗細條件下的纖維彎曲剛度，稱為纖維的相對彎曲剛度或比彎曲剛度。幾種纖維的彎曲截面形狀系數(shù)和相對彎曲剛度值可以參

8、見表10-2纖維的抗彎性能第三節(jié)彎曲性能（續(xù)）二、纖維彎曲時的破壞1．最小曲率半徑纖維彎曲時，截面上各部位的變形不同，如圖10-4(a)所示，中性面oo’以上受拉伸，中性面以下受壓縮。曲率過大時將發(fā)生外層破裂，內(nèi)層擠壓塑變直至斷裂。如圖10-4（b）所示。彎曲剛度小的纖維制成的織物柔軟貼身，但彎曲剛度小