紡織物理 第九章紗線的力學(xué)性質(zhì)

1、.第九章 紗線的力學(xué)性質(zhì)引 言纖維集合體結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析方法集合體類(lèi)型：平行纖維束，長(zhǎng)絲紗，短纖紗，混紡紗，機(jī)織物，針織物和非織造布等。性能間關(guān)系：纖維性能紗線結(jié)構(gòu)紗線性能 織物結(jié)構(gòu)織物性能 后整理加工紡織成品假設(shè)解題步驟：試樣的變形纖維的變形集合體幾何結(jié)構(gòu)纖維的性質(zhì)纖維上產(chǎn)生的力集合體幾何結(jié)構(gòu)試樣上的外力參考文獻(xiàn)：平行纖維束J.T.I. 1926，T355-368T.R.J.1980，No.10，p639-640T.R.J.1984，No.8，p549-551長(zhǎng)絲紗結(jié)構(gòu)力學(xué) J.T.I. 1958，T389-408 J.T.I. 1960，T197-220 J.T.I. 1963，T156短纖

2、維紗J.T.I. 1954，T499-514 T.R.J.1965，No.12，p1060-1071混紡紗J.T.I. 1949，T700 Applied Polymer Symposium，1975，p295-316分析方法 1應(yīng)力分析法2能量分析法第一節(jié) 平行纖維束的力學(xué)性質(zhì)一、Peirce理論（1926年）假設(shè)：纖維性能符合虎克定律，拉伸曲線為直線；各單纖維的彈性常數(shù)不變；斷裂伸長(zhǎng)和斷裂強(qiáng)度符合泊松分布 所以，平行纖維束拉伸曲線為 Pe(x) 對(duì)上式求導(dǎo)，令 Fe l Fmax 可得平行纖維束強(qiáng)力Fmax l二、印度學(xué)者Nachane and Krishna Iyer (1980)認(rèn)為棉

3、纖維的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)是相互獨(dú)立的，并不成正相關(guān)，導(dǎo)出了平行纖維束的拉伸曲線和束纖維強(qiáng)力的表達(dá)式（教材式（9-4）和式（9-5）三、Platt (1952)的工作教材P317，圖9-4的物理含義或概念很重要。1束纖維中纖維強(qiáng)力利用率Q隨纖維斷裂伸長(zhǎng)率的CV值增大而增大而降低。2Q值隨a/b比值增加而增加。3Q值隨纖維平均斷裂伸長(zhǎng)率變化規(guī)律與a/b比值有關(guān)。a/b為正時(shí)，當(dāng)，Q；a/b為負(fù)時(shí)，當(dāng)，Q；a/b = 0 時(shí)，Q與無(wú)關(guān)。四、1984年印度學(xué)者提出了由束纖維拉伸曲線求單纖維的平均強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率及其變異系數(shù)（CV）值。令殘留函數(shù)（殘存函數(shù)）當(dāng)l0時(shí)，=1作e 曲線， 分步積分：，P31

4、8(9-9)第二節(jié) 長(zhǎng)絲紗的力學(xué)性質(zhì)關(guān)于紗線拉伸時(shí)，纖維的斷裂模型或紗線中最先斷裂的是中心部分還是外層纖維的問(wèn)題，存在兩種截然不同的觀點(diǎn)：l前蘇聯(lián)學(xué)者外層纖維先斷2英、美學(xué)者 中心層纖維先斷一、應(yīng)力分析法1簡(jiǎn)單應(yīng)力分析法假設(shè)：紗線呈圓柱形螺旋線結(jié)構(gòu)；紗線拉伸時(shí)纖維只受拉伸力的作用；紗線直徑不變；纖維服從虎克定律等。 紗線比應(yīng)力紗線模量2考慮紗線直徑收縮和纖維橫向壓應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力分析法二、能量分析法1原理：外力作功 = 變形能2計(jì)算步驟：在大變形中，定義應(yīng)變指標(biāo)為伸長(zhǎng)比，導(dǎo)出纖維變形和間關(guān)系；計(jì)算單位長(zhǎng)度紗線中纖維的變形能W；假設(shè)拉伸時(shí) 無(wú)能量損耗，由上述原理，或，可得到長(zhǎng)絲紗線拉伸曲線的理論表達(dá)

5、式。3長(zhǎng)絲紗線拉伸曲線的理論表達(dá)式（9-35）的應(yīng)用。4當(dāng)小變形時(shí)，表達(dá)式（9-35）的結(jié)果與應(yīng)力分析法完全一致。三、長(zhǎng)絲紗的斷裂過(guò)程特征長(zhǎng)絲紗的理論拉伸曲線圖9-15長(zhǎng)絲紗的實(shí)際拉伸曲線 圖9-16，圖9-17，圖9-18第三節(jié) 短纖紗的力學(xué)性質(zhì)一、分析方法：1統(tǒng)計(jì)相關(guān)分析法多元線性回歸（多元非線性回歸未有人做過(guò)） 2半經(jīng)驗(yàn)半理論方法（索洛維也夫棉紗強(qiáng)力公式） 3理論分析方法二、純紡短纖紗的理論分析要點(diǎn)1滑脫長(zhǎng)度的概念短纖紗強(qiáng)力 = 斷裂部分纖維強(qiáng)力 + 滑脫部分纖維的摩擦阻力決定滑脫長(zhǎng)度的因素，就是影響短纖紗強(qiáng)力的因素。2滑脫長(zhǎng)度（）的計(jì)算簡(jiǎn)易算法 ，考慮滑脫機(jī)率時(shí)滑脫長(zhǎng)度（）的計(jì)算方法：

6、見(jiàn)教材P334。3考慮纖維轉(zhuǎn)移時(shí)的滑脫長(zhǎng)度（）的計(jì)算和短紗的模量和比應(yīng)力的理論計(jì)算4從理論公式中可反映影響短纖紗強(qiáng)度的諸因素纖維長(zhǎng)度；纖維線密度；纖維表面摩擦系數(shù)；纖維強(qiáng)度；紗線捻度；紗線線密度；紡紗方法和纖維在紗中的排列形態(tài)等。三、混紡紗的力學(xué)性質(zhì)由纖維拉伸曲線可預(yù)測(cè)混紡紗強(qiáng)度（分析方祛與復(fù)合材料相同），但預(yù)測(cè)的混紡紗強(qiáng)度偏高。如果用兩種纖維的純紡紗拉伸曲線來(lái)預(yù)測(cè)混紡紗強(qiáng)度，則與實(shí)測(cè)值較接近。第四節(jié) 紗線的彎曲性能一、紗線的理論彎曲剛度根據(jù)彎曲具有捻度的紗線時(shí)，紗中按螺旋線排列的纖維將受到彎曲和扭轉(zhuǎn)的組合變形，應(yīng)用能量法可解出紗線的最小理論彎曲剛度式（9-66）。 詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)36，J.Text.Inst.1964，T516-530二、彎曲滯后矩（矯頑力矩 Coercive Couple）紗線的彎曲滯后矩是由于纖維間的摩擦和纖維本身的力學(xué)滯后引起的。三、紗線彎曲剛度的