紡織材料學(xué)課件 G05-纖維的力學(xué)性質(zhì)

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紡織材料學(xué)紡織學(xué)院SchoolofTextiles第五章纖維的力學(xué)性質(zhì)

Mechanicalproperties第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)第二節(jié)纖維的蠕變、松弛和疲勞第三節(jié)纖維的彎曲、扭轉(zhuǎn)和壓縮第四節(jié)纖維的摩擦和抱合第一節(jié)纖維的拉伸性質(zhì)

Tensileproperties一、表示纖維拉伸性能的指標(biāo)二、拉伸曲線的基本性質(zhì)三、常用紡織纖維的拉伸曲線四、纖維拉伸斷裂機(jī)理五、影響纖維拉伸性能的因素六、纖維拉伸性能的測試強(qiáng)力（Strength）相對強(qiáng)度（Tenacity）斷裂伸長率（Breakingextension）一、表示纖維拉伸性能的指標(biāo)1.強(qiáng)力（Strength）又稱絕對強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)力定義：纖維能承受的最大拉伸外力。單位：N，常用cN對不同粗細(xì)的纖維，強(qiáng)力無可比性。2.相對強(qiáng)度（Tenacity）為了便于比較，可以將強(qiáng)力折合成規(guī)定粗細(xì)時的力，這就是相對強(qiáng)度。具有可比性相對強(qiáng)度因折合的細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)不同有很多種，最常用的有以下幾種：（1）斷裂強(qiáng)度（2）斷裂應(yīng)力（3）斷裂長度（1）斷裂強(qiáng)度（Breakingtenacity）定義：每特（或每旦）纖維所能承受的最大拉力。也稱比強(qiáng)度、比應(yīng)力Specificstress、重量比強(qiáng)度單位：N/tex或N/D，常用cN/dtex或cN/D其計(jì)算式為：式中：Pt，特?cái)?shù)制斷裂強(qiáng)度（N/tex、cN/dtex）；PD，旦數(shù)制斷裂強(qiáng)度（N/D、cN/D）；P，纖維的強(qiáng)力（N、cN）；Nt，纖維的特?cái)?shù)（tex、dtex）；ND，纖維的旦數(shù)（D）。（2）斷裂應(yīng)力（Breakingstress）定義：指單位截面上纖維能承受的最大拉力。也稱體積比強(qiáng)度，用于理論分析單位：N/m2（Pa），常用N/mm2（MPa）其計(jì)算式為：式中：σ，纖維的斷裂應(yīng)力（MPa）；P，纖維的強(qiáng)力（N）；A，纖維的橫截面積（mm2）。（3）斷裂長度（Breakinglength）以長度形式表示的相對強(qiáng)度指標(biāo)定義：纖維的自身重量與其斷裂強(qiáng)力相等時所具有的長度。（即一定長度的纖維，其重量可將自身拉斷，該長度為斷裂長度。）其計(jì)算公式為：式中：Lb，纖維的斷裂長度（km）；P，纖維的強(qiáng)力（N）；g，重力加速度（等于9.8m/s2）；Nm，纖維的公制支數(shù)。相對強(qiáng)度三個指標(biāo)之間的換算式中：σ，纖維的斷裂應(yīng)力（MPa）；γ，纖維的密度（g/cm3）；Pt，纖維的特?cái)?shù)制斷裂強(qiáng)度（N/tex）；PD，纖維的旦數(shù)制斷裂強(qiáng)度（N/D）；g，重力加速度（9.8m/s2）；Lb，纖維的斷裂長度（km）。相同的斷裂長度和斷裂強(qiáng)度，其斷裂應(yīng)力隨纖維的密度而異。3.斷裂伸長率（Breakingextension）定義：纖維拉伸至斷裂時的伸長率稱為斷裂伸長率。它表示纖維承受拉伸變形的能力。其計(jì)算公式為：式中：L0，纖維加預(yù)張力伸直后的長度（mm）；L，纖維斷裂時的長度（mm）；二、拉伸曲線的基本性質(zhì)紡織纖維在拉伸外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系稱為拉伸性質(zhì)。1.拉伸曲線定義負(fù)荷–伸長曲線（Load–elongationcurves）：表示纖維在拉伸過程中的負(fù)荷和伸長的關(guān)系曲線。應(yīng)力–應(yīng)變曲線（Stress–straincurves）：表示纖維在拉伸過程中的應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系曲線。一般纖維負(fù)荷–伸長曲線圖中：O’→O：表示拉伸初期未能伸直的纖維由卷曲逐漸伸直。O→M（虎克區(qū)）：大分子鏈鍵長和鍵角的變化，外力去除變形可回復(fù)；類似彈簧；大應(yīng)力，小變形。Q：屈服點(diǎn)Yieldpoint；Q→S（屈服區(qū)）：大分子間產(chǎn)生相對滑移，在新的位置上重建連接鍵；變形顯著且不易回復(fù)，模量相應(yīng)也逐漸變小，小應(yīng)力，大變形。S→A（強(qiáng)化區(qū)）：錯位滑移的大分子基本伸直平行，互相靠攏，使大分子間的橫向結(jié)合力有所增加，形成新的結(jié)合鍵；曲線斜率增大直至斷裂；大應(yīng)力，小變形。

A：斷裂點(diǎn)Breakingpoint。1.278dtex（250旦）粘膠長絲2.33dtex（30旦）錦綸長絲2.拉伸曲線反映的指標(biāo)負(fù)荷–伸長曲線應(yīng)力–應(yīng)變曲線Hypotheticalload–elongationcurvefor20cmspecimenof0.3texfiberwithdensityof1.5g/cm3圖中所能反映的指標(biāo)有：1.斷裂強(qiáng)力（或斷裂強(qiáng)度）2.斷裂伸長（或斷裂伸長率）3.初始模量4.屈服應(yīng)力與屈服應(yīng)變5.斷裂功、斷裂比功和功系數(shù)3.初始模量（Initialmodulus）初始模量：纖維應(yīng)力應(yīng)變曲線初始階段的斜率。也就是起始部分直線段應(yīng)力與應(yīng)變的比值，由于部分纖維（如纖維素纖維）初始階段并不明顯，無明顯屈服點(diǎn)，所以定義為伸長率為1%時對應(yīng)的應(yīng)力的100倍。初始模量的單位與應(yīng)力相同，其大小表示纖維在小負(fù)荷作用下變形的難易程度，它反映了纖維的剛性。E越大表示纖維在小負(fù)荷作用下不易變形，剛性較好，其制品比較挺括；E越小表示纖維在小負(fù)荷作用下容易變形，剛性較差，其制品比較軟。天然纖維：麻>棉>絲>毛再生纖維：富纖>粘膠>醋纖合成纖維：滌綸>腈綸>維綸>錦綸4.屈服應(yīng)力與屈服應(yīng)變屈服點(diǎn)（Yieldpoint）：曲線由伸長較小部分轉(zhuǎn)向伸長較大部分的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。屈服應(yīng)力（Yieldstress）：屈服點(diǎn)處所對應(yīng)的應(yīng)力。屈服應(yīng)變（Yieldstrain）：屈服點(diǎn)處所對應(yīng)的應(yīng)變。屈服點(diǎn)以下的變形：可恢復(fù)的彈性變形。屈服以前產(chǎn)生的變形主要是纖維大分子鏈本身的鍵長、鍵角的伸長和分子鏈間次價(jià)鍵的剪切，所以基本上是可恢復(fù)的急彈性變形。而屈服點(diǎn)以后產(chǎn)生的變形中，有一部分是大分子鏈段間相互滑移而產(chǎn)生的不可恢復(fù)的塑性變形。纖維屈服點(diǎn)的確定

角平分線法：是在屈服點(diǎn)前后作拉伸曲線的切線1和2，再作兩切線1、2交角的角平分線，交拉伸曲線于Y點(diǎn)，Y即為屈服點(diǎn)。Coplan法：Yc。Meredith法：作坐標(biāo)原點(diǎn)和斷裂點(diǎn)連線ob的平行線，且與拉伸曲線轉(zhuǎn)折區(qū)域相切點(diǎn)Y點(diǎn)，Y即為屈服點(diǎn)。5.斷裂功、斷裂比功和功系數(shù)（1）斷裂功（Workofrupture）斷裂功：指拉斷纖維過程中外力所作的功，或纖維受拉伸到斷裂時所吸收的能量。W是強(qiáng)力和伸長的綜合指標(biāo)，用來有效評價(jià)纖維的堅(jiān)牢度與耐用性能。W大，說明纖維的韌性好，耐疲勞性能強(qiáng)，能承受較大的沖擊。在負(fù)荷–伸長曲線上，斷裂功就是曲線下所包含的面積。Workofrupture（2）斷裂比功Specificworkofrupture斷裂比功：拉斷單位細(xì)度、單位長度纖維外力所作的功。纖維密度（Fiberdensity）相同時，它對不同粗細(xì)和不同試樣長度的纖維材料具有可比性。（3）功系數(shù)（Workfactor）功系數(shù)：實(shí)際所作功（即斷裂功W）與假定功（即斷裂強(qiáng)力×斷裂伸長）之比。We值越大表明這種材料抵抗拉伸斷裂的能力越強(qiáng)。各種纖維的功系數(shù)大致在0.46~0.65間。三、常用紡織纖維的拉伸曲線Stress–straincurvesofvariousfibersTensilepropertiesoffibersat65%r.h.,20℃,1cmtestlength,0.15mNtex-1s-1拉伸曲線的分類拉伸曲線可分為三類：（1）強(qiáng)力高，伸長率很小的拉伸曲線（棉、麻等纖維素纖維），表現(xiàn)為拉伸曲線近似直線，斜率較大（主要是纖維的取向度、結(jié)晶度、聚合度都較高的緣故）（2）強(qiáng)力不高，伸長率很大的拉伸曲線（羊毛、醋酯纖維等），表現(xiàn)為模量較小，屈服點(diǎn)低和強(qiáng)力不高；（3）初始模量介于上述兩類之間的拉伸曲線（滌綸、錦綸、蠶絲等纖維）麻纖維斷裂強(qiáng)度、初始模量大，斷裂伸長率和斷裂比功小——硬而脆粘膠斷裂強(qiáng)度、初始模量、斷裂比功均較低——軟而弱滌綸斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長、初始模量、斷裂比功均較大——挺而韌錦綸斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長、斷裂比功均較大，初始模量小——軟而韌毛斷裂強(qiáng)力低，斷裂伸長高——韌性好絲斷裂強(qiáng)度中等，斷裂伸長較高，斷裂比功較高——強(qiáng)韌四、纖維拉伸斷裂機(jī)理纖維斷裂原因有：大分子主鏈的斷裂大分子之間的滑脫拉伸曲線特征及變形機(jī)理彈性區(qū)/線性區(qū)（OY）初始模量較大；服從虎克定律（線性）；變形可以完全恢復(fù)變形機(jī)理：分子鏈鍵長和鍵角的變化（包括分子鏈及橫向次價(jià)鍵）顯著特征：橫向次價(jià)鍵未破壞，大分子不發(fā)生相對運(yùn)動②分子鏈及次價(jià)鍵鍵長鍵角變化①分子鏈伸展屈服區(qū)（YS）纖維伸長較容易；應(yīng)力上升緩慢；形變不能完全回復(fù)（次價(jià)鍵斷裂及重新生成，大分子質(zhì)心發(fā)生相對運(yùn)動）變形機(jī)理：次價(jià)鍵斷裂，分子鏈伸展次價(jià)鍵斷裂分子鏈伸長重新生成的次價(jià)鍵發(fā)生斷裂的次價(jià)鍵強(qiáng)化區(qū)（SB）應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率增大變形機(jī)理：大分子鏈基本伸直，拉伸變形主要是大分子鏈鍵長和鍵角的變化分子鏈伸直分子鏈鍵長鍵角變化五、影響纖維拉伸性能的因素內(nèi)因（1）大分子結(jié)構(gòu)（大分子的聚合度、大分子的柔曲性）（2）超分子結(jié)構(gòu)（取向度、結(jié)晶度）（3）形態(tài)結(jié)構(gòu)（裂縫孔洞缺陷、形態(tài)結(jié)構(gòu)、不均一性）外因（1）溫濕度（2）測試條件內(nèi)因（1）大分子結(jié)構(gòu)大分子的聚合度、大分子的柔曲性聚合度↑→分子間次價(jià)鍵力↑→斷裂強(qiáng)度↑纖維的強(qiáng)度隨聚合度增大而增加，但當(dāng)聚合度增加到一定值時，再繼續(xù)增大時，纖維的強(qiáng)度就不再明顯增加。粘膠纖維聚合度對纖維強(qiáng)度的影響內(nèi)因（2）超分子結(jié)構(gòu)取向度、結(jié)晶度取向度↑→分子共同承擔(dān)外力→斷裂強(qiáng)度↑取向度↑→分子相對滑動少→斷裂伸長率↓不同取向度纖維的應(yīng)力應(yīng)變曲線聚丙烯纖維結(jié)晶度對拉伸性能的影響結(jié)晶度↑→分子排列規(guī)整，分子間力↑→斷裂強(qiáng)度、屈服應(yīng)力和初始模量↑，伸長率↓內(nèi)因（3）形態(tài)結(jié)構(gòu)裂縫孔洞缺陷、形態(tài)結(jié)構(gòu)、不均一性裂縫孔洞缺陷↑→應(yīng)力集中→斷裂強(qiáng)度↓外因（1）溫濕度①溫度↑→分子熱運(yùn)動↑→分子間力↓→斷裂強(qiáng)度↓，斷裂伸長↑Comparativestress–straincurvesoffibresatvarioustemperatures.②濕度↑→分子間結(jié)合力↓→斷裂強(qiáng)度↓，斷裂伸長↑相對濕度對羊毛拉伸性能的影響Stress–straincurvesatvarioushumidities.棉、麻纖維濕強(qiáng)大：分子間力↓→分子張力均勻性↑→斷裂強(qiáng)度↑

外因（2）測試條件①試樣長度：試樣長度↑，出現(xiàn)弱環(huán)的機(jī)會↑，強(qiáng)度↓②試樣根數(shù)：根數(shù)↑，纖維斷裂不同時性↑，折算成單纖維強(qiáng)度↓③拉伸速度：拉伸速度↑，強(qiáng)力↑，初始模量↑，對于高強(qiáng)低伸型纖維斷裂伸長率↓Effectofspecimenlengthonstrengthofcottoninflatbundletest.六、纖維拉伸性能的測試1.擺錘式強(qiáng)力儀M=(G1/2+G)L·sin+fM=R·P試樣上的負(fù)荷P與重錘桿擺動角θ的正弦成正比。擺錘式強(qiáng)力儀屬于等速牽引（Constantrateoftraverse）式強(qiáng)力儀，由上下夾頭同時以不同速度下降，力施加亦呈非線性。擺錘式強(qiáng)力儀2.秤桿式強(qiáng)力儀等加負(fù)荷型（Constantrateofloading）稱桿上的重錘以等速v左移，使纖維受力拉伸，上夾頭上移量就是試樣的伸長。

重錘左移產(chǎn)生力矩：M=Gl+G1L/2P=(Gl+G1L/2)/RRLl纖維受力矩：M=P·R固定梁上裝有電阻應(yīng)變絲，上夾頭受到試樣傳送來的拉伸力，引起電阻應(yīng)變絲的微小變形，而改變電阻值。通過電阻應(yīng)變儀對信號的檢測放大后，直接顯示出拉伸力的大小。

下夾頭的位移量基本上就等于試樣伸長變形量△l，從而直接根據(jù)移動速度v與時間t的積，得出△l。

3.電子強(qiáng)力儀等速伸長（Constantrateofelongation）Instrontensiletester第二節(jié)纖維的蠕變、松弛和疲勞一、纖維的拉伸變形二、纖維的流變性質(zhì)三、纖維的彈性四、纖維的疲勞一、纖維的拉伸變形纖維拉伸變形的組成：可回復(fù)的彈性變形（急彈性變形+緩彈性變形）和不可回復(fù)的塑性變形deformation=immediateelasticdeformation+delayedelasticdeformation+plasticdeformation急彈性變形ε1：加（或去除）外力后能迅速變形。緩彈性變形ε4：加（或去除）外力后需經(jīng)一定時間后才能逐漸產(chǎn)生（或消失）的變形。塑性變形ε5：纖維材料受力時產(chǎn)生變形，去除外力后，不回復(fù)的變形。（絕對值）蠕變圖急彈性變形ε1緩彈性變形ε4塑性變形ε5纖維變形：三種變形同時產(chǎn)生，所占比例受纖維的性質(zhì)、加負(fù)荷的大小、負(fù)荷的作用時間的影響。纖維拉伸變形的實(shí)質(zhì)急彈性變形的實(shí)質(zhì)為大分子鏈鍵長和鍵角的開、合，皺曲大分子的部分伸展；緩彈性變形的實(shí)質(zhì)為大分子鏈屈曲伸展、滑移錯位；塑性變形的實(shí)質(zhì)為大分子鏈質(zhì)心不可恢復(fù)的粘性流動。區(qū)分方法以變形恢復(fù)時間為限。15s內(nèi)恢復(fù)為急彈性，15s~5min或30min內(nèi)恢復(fù)為緩彈性，5min或30min后仍沒有恢復(fù)的變形為塑性變形。定義：纖維在外力作用下，應(yīng)力應(yīng)變隨時間而變化的性質(zhì)。包括蠕變和應(yīng)力松弛。二、纖維的流變性質(zhì)RheologicalpropertiesTimedependence(a)Creepunderconstantloadandrecoveryunderzeroload,showinginstantaneousextension,A–BandD–E;totalcreep,B–C;primarycreep,E–F;andsecondarycreep,G–H.(b)Relaxationofstressunderconstantextension.1.蠕變Creep（1）定義：指一定溫度下，紡織材料在一定外力作用下，其變形隨時間而變化的現(xiàn)象。（2）產(chǎn)生原因：隨著外力作用時間的延長，不斷克服大分子間的結(jié)合力，使大分子逐漸沿著外力方向伸展排列，或產(chǎn)生相互滑移而導(dǎo)致伸長增加，增加的伸長基本上都是緩彈性和塑性變形。2.應(yīng)力松弛Stressrelaxation（1）定義：在一定溫度下，拉伸變形保持一定，紡織材料內(nèi)的應(yīng)力隨時間的延續(xù)而逐漸減小的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。（2）產(chǎn)生原因：由于纖維發(fā)生變形時具有內(nèi)應(yīng)力，使大分子逐漸重新排列，在此過程中部分大分子鏈段間發(fā)生相對滑移，逐漸達(dá)到新的平衡，形成新的結(jié)合點(diǎn)，從而使內(nèi)應(yīng)力逐漸減小。3.影響纖維流變性質(zhì)的因素①纖維本身的結(jié)構(gòu)：分子量增加，分子鏈的極性、交聯(lián)和結(jié)晶增加，蠕變松弛減少。②外界條件：外力大、溫度高、濕度增加，蠕變、松弛較易。羊毛纖維在不同負(fù)荷下的蠕變

Effectoftemperatureoncreepofawoolfiberunderloadof5.88cNinwater羊毛纖維在不同相對濕度下的應(yīng)力松弛

滌綸在不同拉伸率下的應(yīng)力松弛三、纖維的彈性Elasticity1.定義：指纖維變形的回復(fù)能力。2.常用指標(biāo)：（1）彈性回復(fù)率Elasticrecovery（或稱回彈率）式中：L0，纖維加預(yù)加張力使之伸直但不伸長時的長度（mm）L1，纖維加負(fù)荷伸長的長（mm）L2，纖維去負(fù)荷再加預(yù)張力后的長度（mm）彈性回復(fù)率也可表達(dá)為：（2）彈性功回復(fù)率eW越大，纖維彈性越好。式中：We，彈性回復(fù)功；W，拉伸伸長的總功。圖中：ec，急彈性變形；cd，緩彈性變形；do，塑性變形。3.影響纖維彈性的因素（1）纖維的結(jié)構(gòu)：分子鏈的柔曲性高，彈性好；分子間力的作用形式。（2）測試條件：負(fù)荷、伸長大，保持時間長，彈性回復(fù)率降低；溫、濕度高，彈性回復(fù)率降低。例外：蠶絲、羊毛、錦綸，濕度高，彈性回復(fù)率增加。纖維彈性好，織物耐磨性較好，耐疲勞性能優(yōu)良。四、纖維的疲勞Tensilefatigue1.兩種形式：蠕變疲勞（靜態(tài)疲勞）和多次拉伸（動態(tài)）疲勞蠕變疲勞：在一不大的恒定拉伸力作用下，開始時纖維材料迅速伸長，然后伸長逐步緩慢，最后趨于不明顯，到達(dá)一定時間后，材料在最虛弱的地方發(fā)生斷裂。（外力對材料持續(xù)作功所致）多次拉伸疲勞：纖維材料經(jīng)受多次加負(fù)荷、減負(fù)荷的反復(fù)循環(huán)作用，因?yàn)樗苄宰冃蔚闹饾u積累，纖維內(nèi)部的局部損傷，形成裂痕，最后被破壞的現(xiàn)象。疲勞破壞的過程：分子滑移、分子斷裂、裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)散、應(yīng)力集中。多次拉伸循環(huán)曲線圖：每一次拉伸到某一應(yīng)力，應(yīng)力持續(xù)一段時間，出現(xiàn)蠕變，而后去掉應(yīng)力。凈功積累導(dǎo)致纖維破壞，每一循環(huán)剩余塑性變形變小，四邊形變瘦。2.疲勞曲線定負(fù)荷疲勞曲線是采用纖維被拉伸到一設(shè)定負(fù)荷時，保持這時的纖維伸長值，停頓一段時間使纖維產(chǎn)生應(yīng)力松弛，然后卸去負(fù)荷，再停頓一定時間后，進(jìn)行第二次拉伸，依次重復(fù)。定伸長疲勞曲線是纖維每次被拉伸到一設(shè)定伸長率時，保持這時的伸長值，停頓一定時間，然后卸負(fù)荷，再重復(fù)。與織布機(jī)上經(jīng)紗所受的拉伸接近。3.評價(jià)指標(biāo)耐久度或疲勞壽命：纖維材料在一定條件下拉伸至斷裂時，所能承受的加負(fù)荷、減負(fù)荷反復(fù)循環(huán)的次數(shù)。4.纖維性能與疲勞的關(guān)系彈性回復(fù)性能好，塑性變形不易積累，耐疲勞性好；斷裂功大，外力作功不易達(dá)到纖維的拉伸斷裂功，耐疲勞性好；結(jié)構(gòu)缺陷多，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，耐疲勞性不好。第三節(jié)纖維的彎曲、扭轉(zhuǎn)和壓縮一、纖維的彎曲Bending二、纖維的扭轉(zhuǎn)Twisting三、纖維的壓縮Compression一、纖維的彎曲Bending1.纖維彎曲時受力情況：外側(cè)——受拉，伸長內(nèi)側(cè)——受壓，壓縮纖維彎曲時的變形與破壞2.纖維彎曲剛度Flexuralrigidity定義：纖維抵抗其形狀發(fā)生彎曲變形的能力。公式：式中：E，纖維的彎曲彈性模量（cN/cm2）I，截面慣性矩（cm4）r，實(shí)際截面積折算成正圓形時的半徑（cm）ηf，截面形狀系數(shù)（它等于實(shí)際的慣性矩與正圓形截面慣性矩之比）相對彎曲剛度Specificflexuralrigidity纖維粗細(xì)不同時，彎曲剛度與線密度平方成正比。相對彎曲剛度：單位粗細(xì)條件下的纖維彎曲剛度。相對彎曲剛度大，纖維不易彎曲，不易成圈編織，耐磨性差，特別是曲磨，其織物較挺爽，有身骨。相對彎曲剛度小，纖維易產(chǎn)生彎曲，易于成圈編織，其織物較軟糯。不同纖維的抗彎性能常用纖維相對彎曲剛度由大到小的次序?yàn)椋浩r麻→玻纖→滌綸→富纖→腈綸→維綸→蠶絲→棉→錦綸→羊毛異形纖維比圓形纖維相對彎曲剛度大（同品種相同旦數(shù)）2.纖維彎曲性能表征用川端風(fēng)格儀KES測定勾接強(qiáng)度和打結(jié)強(qiáng)度Loopstrength&knotstrength勾接相對強(qiáng)度（比強(qiáng)度）pL打結(jié)相對強(qiáng)度pk拉伸絕對強(qiáng)度P勾接絕對強(qiáng)度PL打結(jié)絕對強(qiáng)度Pk纖維細(xì)度Nt二、纖維的扭轉(zhuǎn)Twisting纖維扭轉(zhuǎn)變形示意圖抗扭剛度Torsionalrigidity定義：纖維抵抗扭轉(zhuǎn)變形的能力。Rt=G×J式中：G，剪切彈性模量；J，截面極慣性矩。相對扭轉(zhuǎn)剛度Rtr：折合成細(xì)度為單位特克斯時的扭轉(zhuǎn)剛度。Rtr大，加捻時阻力較大，易遭到破壞或產(chǎn)生塑性變形，且有較強(qiáng)的退捻趨勢。某個截面對于一個點(diǎn)的極慣性矩，等于該截面對以該點(diǎn)為原點(diǎn)的任意一組正交坐標(biāo)系的截面二次軸矩之和。各種纖維的扭轉(zhuǎn)性能三、纖維的壓縮Compression纖維集合體（fiberassembly）的壓縮變形以材料層體積或高度的變化來表示。壓縮變形的絕對值壓縮變形的相對值式中：V0，試樣壓縮前的原始體積（cm3）Vk，試樣達(dá)到規(guī)定壓力時的體積（cm3）h0，試樣壓縮前的原始高度（cm）hk，試樣的最終高度（cm）第四節(jié)纖維的摩擦和抱合Fiberfrictionandcohesion一、纖維的摩擦、抱合和切向阻力二、纖維摩擦抱合性質(zhì)的指標(biāo)與測試三、影響纖維摩擦系數(shù)的因素Fiberfrictionandcohesion纖維的摩擦性質(zhì)是指纖維與纖維，或纖維與其它物質(zhì)表面接觸并發(fā)生相對運(yùn)動時的行為。纖維的摩擦和抱合性質(zhì)與可紡性、織物的手感、起毛起球、耐磨和抗皺等有關(guān)與紡紗工藝的關(guān)系：摩擦現(xiàn)象貫穿于整個紡紗過程；與紗、布關(guān)系：有了摩擦力，紗、布才具有一定服用價(jià)值；與磨損的關(guān)系：纖維、機(jī)件被磨損，降低了使用價(jià)值；與發(fā)熱的關(guān)系：高速縫紉可能達(dá)300℃，使縫針彎曲，縫線熔融；與靜電的關(guān)系：摩擦起靜電，靜電聚集，干擾紡紗工藝正常進(jìn)行，特別是化纖。一、纖維的摩擦、抱合和切向阻力1.摩擦力（Frictionalforce）F2定義：纖維之間或纖維與機(jī)件之間，在一定正壓力作用下，作相對滑動時所產(chǎn)生的阻力。式中：f，摩擦系數(shù)Coefficientoffriction；N，接觸面間的法向壓力。摩擦力與法向壓力成正比。2.抱合力F1定義：纖維間在法向壓力為零時，做相對滑動時產(chǎn)生的切向阻力。產(chǎn)生原因：因?yàn)槔w維具有卷曲、轉(zhuǎn)曲、鱗片、表面粗糙凹凸不平，且細(xì)長柔軟。作用：纖維必須具有一定的抱合力，棉卷、棉條才具有一定強(qiáng)力，紡紗工藝才能順利進(jìn)行；纖維成網(wǎng)。3.切向阻力F切向阻力為抱合力和摩擦力之和。計(jì)算公式：式中：μ為切向阻抗系數(shù)，N為接觸面間的法向壓力。二、纖維摩擦抱合性質(zhì)的指標(biāo)與測試1.抱合力的指標(biāo)與測定（1）抱合系數(shù)h（cN/cm）定義：單位長度纖維上的抱合力。測試方法：從沒有法向壓力的纖維條中夾取一根纖維，測定取出這根纖維所需的力F1（cN，即抱合力）和纖維的長l（cm）的比值。（2）抱合長度Lh（m）方法：將纖維制成一定規(guī)格的沒有法向壓力的纖維條，在強(qiáng)力儀上以大于纖維長度的適當(dāng)上下夾持距離拉斷，測得它的強(qiáng)力和纖維條的特?cái)?shù)。式中：F1，纖維條的強(qiáng)力（gf）；Ntex，纖維條的特?cái)?shù)。2.影響纖維抱合力的因素纖維的幾何形態(tài)（表面結(jié)構(gòu)、纖維長度、卷曲度）；排列形狀；纖維彈性；表面油劑；溫濕度。纖維卷曲或轉(zhuǎn)曲多，細(xì)長而較柔軟——抱合力較大。幾種纖維的抱合性能溫度變化引起油脂、油劑的變化。絞盤法——測定纖維與纖維，纖維與金屬、陶瓷等其它材料間摩擦的切向阻抗系數(shù)。3.切向阻抗系數(shù)的測定Y151型纖維摩擦系數(shù)測定儀該儀器可以調(diào)節(jié)輥軸的回轉(zhuǎn)速度，以測得各種不同速度下的動摩擦得動態(tài)切向阻力系數(shù)μd。如果使輥軸不回轉(zhuǎn)，開啟天平，旋轉(zhuǎn)指針，觀察纖維在輥軸上開始滑動時，扭力天平的讀數(shù)，可以計(jì)算靜摩擦得靜態(tài)切向阻抗系數(shù)μs。三、影響纖維摩擦系數(shù)的因素1.法向壓力的影響（接觸面積不變的情況下）實(shí)驗(yàn)證明兩物質(zhì)間的正壓力與摩擦力并非線性關(guān)系：得到摩擦系數(shù)：纖維的摩擦系數(shù)為減函數(shù)。結(jié)論：正壓力增加，摩擦系數(shù)減小。一般認(rèn)為靜摩擦力FS大于動摩擦力FD。2.滑動速度的影響Directionalfrictioninwool:(a)betweenfibersplacedinsamedirection;(b)betweenfibersagainstscales;(c)betweenfiberswithscales;(d)onplanesurface,againstscales;(e)onplanesurface,withscales.滑動速度v與摩擦系數(shù)μ的關(guān)系

在某速度vc以下靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)μs>

μd

，出現(xiàn)“粘—滑”現(xiàn)象。粘—滑過程及摩擦力曲線

滑動過程：由靜到動，μ↓，而后隨滑動速度↑，μ↑，到一定的v時μ穩(wěn)定