紗線的力學(xué)性質(zhì)

紗線的力學(xué)性質(zhì)第1頁/共45頁影響因素（1）纖維本身性狀（2）關(guān)鍵：紗線結(jié)構(gòu)特征和纖維間的相互作用與纖維區(qū)別（1）初始模量低、斷裂強(qiáng)度低，斷裂伸長大，屈服點(diǎn)不明顯（2）應(yīng)力松弛、蠕變?nèi)菀椎?頁/共45頁第1節(jié)紗線的拉伸性質(zhì)紗線的一次拉伸斷裂特性紗線種類斷裂負(fù)荷（cN）斷裂應(yīng)力（Pa×103）斷裂伸長（%）細(xì)絨棉3-419-208-9長絨棉4-532-367-8普梳棉紗132-94010-756-9精梳棉紗64-134010-215-8細(xì)羊毛6-1220-2530-40粗羊毛20-3515-2025-35粗梳毛紗1.8×102-7.8×1028-202-12精梳毛紗100-3504-146-20蠶絲6-940-4514-15生絲440-142425-4216-17粘膠短纖維327×10415粘膠纖維紗20012×10410普通粘膠復(fù)絲14224×10418第3頁/共45頁紗線的拉伸性質(zhì)纖維強(qiáng)力利用率：紗線強(qiáng)度與組成該紗線的強(qiáng)度之比紗線中纖維強(qiáng)力利用率總小于1，為什么？純棉紗40~50%精梳毛紗25~30%粘膠短纖紗65~70%錦綸絲80~90%第4頁/共45頁強(qiáng)度曲線第5頁/共45頁紗線斷裂伸長組成（1）纖維相互滑移——隨捻系數(shù)增加而下降（2）纖維自身受力伸長（3）紗的捻角及直徑變小形成的伸長（2）和（3）為主要原因——隨捻系數(shù)增加而增加伸長率變化較復(fù)雜第6頁/共45頁2.紗線的彈性可逆變形（急彈性和緩彈性變形）包括纖維本身的變形和紗線形態(tài)變化不可逆變形（塑性變形）纖維塑性變形、纖維間的滑移第7頁/共45頁紗線變形組成纖維或紗線線密度（tex）施加負(fù)荷終時(shí)的應(yīng)變（%）各種變形組分占總應(yīng)變的比例急彈性變形緩彈性變形塑性變形棉纖維0.240.230.210.56普梳棉紗253.70.220.140.64亞麻工藝?yán)w維51.10.510.040.45干紡亞麻紗421.80.220.110.67細(xì)羊毛纖維0.44.50.710.160.13精梳毛紗423.70.600.220.18普通粘膠復(fù)絲96.40.110.190.70強(qiáng)力粘膠復(fù)絲94.90.120.200.68第8頁/共45頁紗線變形影響因素纖維或紗線的各種變形組分占總應(yīng)變的比例與拉伸變形的應(yīng)變有關(guān)拉伸應(yīng)變?cè)酱螅睆椥员壤降?，塑性變形比例越高介質(zhì)作用和溫度變形對(duì)總應(yīng)變和變形比例影響第9頁/共45頁第2節(jié)紗線的斷裂強(qiáng)力1.紗線斷裂機(jī)理紗線的斷裂——紗中纖維的斷裂和相互滑移（1）部分纖維受拉力作用伸直變形而發(fā)生斷裂；（2）部分纖維斷裂后，纖維間摩擦力和抱合力減弱，導(dǎo)致另一部分纖維產(chǎn)生滑脫，加速紗的斷裂纖維斷裂不同時(shí)性（長絲紗）纖維頭端滑移（短纖紗）——部分纖維斷裂、部分纖維滑移纖維越短、捻度越低，滑脫纖維的比例越高第10頁/共45頁紗線強(qiáng)力曲線第11頁/共45頁紗線中纖維斷裂兩種截然相反的觀點(diǎn)（1）外層纖維先斷（2）中心（內(nèi)層）纖維先斷紗中纖維斷裂不同時(shí)性，張力較大的纖維斷裂，纖維間的向心壓力減少纖維的斷口不整齊，呈現(xiàn)松散的毛筆頭形狀長絲紗、捻度很高的短纖紗，纖維不易滑脫和拔出，斷裂的斷口比較齊整第12頁/共45頁2.短纖紗的強(qiáng)力分析加捻使短纖維在紗中內(nèi)外轉(zhuǎn)移，呈現(xiàn)螺旋線受外力拉伸產(chǎn)生向心壓力，產(chǎn)生纖維間阻力阻止纖維相互移動(dòng)；拉伸形變?cè)酱?，壓力越大、阻力越大?3頁/共45頁纖維如何不滑脫？滑脫長度（Lc）：將纖維從須叢中不斷裂而抽拔出來得長度。決定于纖維表面性能和纖維間橫向壓力第14頁/共45頁滑脫纖維的影響短纖紗強(qiáng)力組成：短纖維斷裂強(qiáng)力和滑脫部分纖維的表面摩擦阻力之和滑脫長度越小，斷裂部分纖維越多，強(qiáng)力越高第15頁/共45頁3.影響短纖維紗強(qiáng)伸度的因素3.1纖維的性能（1）長度低于2倍滑脫長度的纖維總是滑脫如棉短絨增加1%，強(qiáng)度下降1~1.2%纖維長度越長，強(qiáng)力利用率高，強(qiáng)度越高纖維長度整齊度好，紗線條干均勻，紗線強(qiáng)力弱環(huán)少第16頁/共45頁纖維的影響（2）纖維的細(xì)度纖維較細(xì)、較柔軟，抱合較緊，纖維間摩擦力較大——滑脫長度減少，成紗根數(shù)強(qiáng)度增加纖維在紗內(nèi)外層轉(zhuǎn)移的機(jī)會(huì)增加，各根纖維受力均勻紗中截面中纖維根數(shù)增多，成紗條干均勻度提高，成紗強(qiáng)度提高第17頁/共45頁纖維的影響（3）纖維的強(qiáng)度高，紗線強(qiáng)度高（4）纖維的摩擦性能摩擦系數(shù)增加，纖維間滑動(dòng)阻力大，滑脫長度減少，滑脫纖維的比例減少提高纖維卷曲性能增加纖維間滑動(dòng)阻力第18頁/共45頁3.2紗線的結(jié)構(gòu)3.2.1捻度存在捻度重分布現(xiàn)象臨界捻系數(shù)纖維長度長、細(xì)度細(xì)、表面摩擦系數(shù)大時(shí)，臨界捻系數(shù)向低捻度方向發(fā)展第19頁/共45頁捻系數(shù)與斷裂伸長第20頁/共45頁3.2.2股線強(qiáng)度提高，原因？

（1）單紗的并合作用——股線條干均勻（2）單紗之間接觸——單紗外層纖維之間抱合力增大加捻形式的影響（1）同向加捻單紗纖維內(nèi)外層受力不勻加大。單紗捻系數(shù)較大時(shí)，股線強(qiáng)力可能捻系數(shù)上升而下降；較小時(shí)，可能開始時(shí)隨捻系數(shù)的上升而稍有上升，而后下降（2）反向加捻股線強(qiáng)力先下降后上升第21頁/共45頁3.2.3纖維在紗中形態(tài)纖維的伸直、平行、分離程度短纖紗轉(zhuǎn)杯紗比環(huán)錠紗低——轉(zhuǎn)杯紡中，纖維對(duì)折、卷曲、打圈等不規(guī)則排列纖維較多，纖維間抱合接觸不良，滑脫纖維較多膨體紗斷裂強(qiáng)度低伸長率較大高收縮纖維先受力，直至斷裂低收縮纖維隨后伸直承擔(dān)外力，并最終整體斷裂第22頁/共45頁纖維在紗中形態(tài)變形紗和彈力絲第23頁/共45頁第3節(jié)混紡紗的拉伸性能第24頁/共45頁混紡紗的強(qiáng)度混紡紗的強(qiáng)度與混紡比有關(guān)系，但關(guān)系比較復(fù)雜?；旒徏喌膹?qiáng)度影響因素不完全取決于纖維本身的強(qiáng)度?；旒徖w維伸長率差異——密切相關(guān)第25頁/共45頁混紡紗強(qiáng)度影響因素以雙組分纖維為例，假定：（1）紗的斷裂是由于纖維斷裂而引起的，不考慮纖維滑移（2）纖維粗細(xì)相同（3）纖維間的混合是均勻的，并假設(shè)混紡在一起的。強(qiáng)度表征：按混紡紗最大值來表示第26頁/共45頁3.1纖維斷裂伸長率接近不同類別纖維的斷裂不同時(shí)性不明顯，基本上是同時(shí)斷裂的。式中：

PA（PB）——纖維A（B）純紡紗的斷裂強(qiáng)度；

XA（XB）%

——混紡紗中纖維A（B）的含量（按重量計(jì)算）。第27頁/共45頁斷裂伸長率εA=εB，斷裂強(qiáng)度PA＜PB纖維斷裂伸長率接近第28頁/共45頁3.2兩種纖維斷裂伸長率差異大存在兩個(gè)斷裂階段，假設(shè)εA<εB

。第一階段是伸長能力小的A纖維先斷第二階段是伸長能力大的B纖維斷裂在A纖維斷裂后，B纖維將要承擔(dān)全部負(fù)荷。B纖維能否承擔(dān)，取決于B纖維的強(qiáng)度和混紡比例。假設(shè)纖維只斷裂不滑移第29頁/共45頁纖維斷裂伸長率差異大混紡紗強(qiáng)度計(jì)算A纖維斷裂時(shí)的強(qiáng)度：B纖維斷裂時(shí)的強(qiáng)度：P混紡紗＝MAX（P1，P2）第30頁/共45頁3.2.1εA<εB，PA>PBA混紡紗強(qiáng)度與纖維含量關(guān)系曲線有極低值的一下凹曲線，存在一強(qiáng)度最低點(diǎn)。第31頁/共45頁棉滌（或棉錦）混紡紗棉纖維的斷裂伸長率比滌綸（錦綸）為低，當(dāng)棉含量從100％逐漸減少，混紡紗的強(qiáng)度出現(xiàn)先下降后增加的情況。提高混紡紗的強(qiáng)力的途徑：采用強(qiáng)度較高而伸長率較?。?0%~20%）的高初始模量的合成纖維。粘膠纖維與少量的滌綸或錦綸混紡時(shí)，混紡紗的強(qiáng)度也有類似的情況。第32頁/共45頁棉滌混紡紗強(qiáng)伸圖第33頁/共45頁混紡紗的強(qiáng)力：最低點(diǎn)在滌綸混紡比為50%~60%范圍內(nèi)。伸長率：當(dāng)滌綸含量在50%以內(nèi)時(shí)，混紡紗的斷裂伸長率基本上無變化，只有當(dāng)含量超過60%時(shí)，斷裂伸長率有很大的增加。滌綸(1.7dtex)與棉(14.7dtex)混紡紗強(qiáng)伸圖第34頁/共45頁滌綸與粘膠19.6tex混紡紗強(qiáng)伸圖第35頁/共45頁3.2.2εA<εB，PA<PBA混紡紗的強(qiáng)度都是隨著纖維A含量的減少而增加。即隨著混紡紗中伸長大的纖維含量的增加混紡紗的斷裂強(qiáng)度增大。第36頁/共45頁羊毛與其他纖維混紡羊毛與任何化學(xué)纖維混紡時(shí)都會(huì)出現(xiàn)——因?yàn)檠蛎膹?qiáng)力最低，而伸長率一般接近于化學(xué)纖維，有時(shí)略低于化學(xué)纖維之故。滌綸與羊毛混紡紗的強(qiáng)度隨著滌綸含量的增加而增加，當(dāng)含量達(dá)到60%以上時(shí)，混紡紗的濕態(tài)強(qiáng)度與干態(tài)強(qiáng)度接近。干態(tài)時(shí)混紡紗的伸長率隨滌綸含量的增加而增大，但其濕態(tài)下的伸長率，在不同混紡比下都幾乎保持不變第37頁/共45頁羊毛與滌綸纖維混紡強(qiáng)伸圖第38頁/共45頁第4節(jié)紗線的疲勞性能主要為拉伸疲勞織造過程日常穿著過程汽車輪胎工程材料均受到不同頻率的多次拉伸作用在多次拉伸過程中，纖維和紗線結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化而導(dǎo)致疲勞破壞第39頁/共45頁紗線剩余拉伸變形圖稱作剩余循環(huán)變形。第40頁/共45頁重復(fù)拉伸對(duì)紗線結(jié)構(gòu)的影響第一階段以結(jié)構(gòu)單元的取向排列為主要特征，結(jié)構(gòu)改善。第二階段結(jié)構(gòu)不再繼續(xù)改善。結(jié)構(gòu)缺陷的發(fā)展，不可逆變形的積累十分緩慢，經(jīng)過多次循環(huán)后，出現(xiàn)一定量的不可逆變形第三階段材料的結(jié)構(gòu)以比較快的速度破壞瓦解。結(jié)構(gòu)有缺陷位置，可能出現(xiàn)應(yīng)力集中，纖維斷裂、紗線解體如果紗線結(jié)構(gòu)不良或者結(jié)構(gòu)良好但拉伸作用產(chǎn)生的變形較大，則可能不經(jīng)歷第二階段，而立即出現(xiàn)第三階段；如果作用力非常大則經(jīng)過若干次拉伸后便被破壞，而不存在結(jié)構(gòu)逐漸瓦解的衰竭過程。第41頁/共45頁