东华纺材第十六章----织物的基本力学性质.ppt

第十六章织物的基本力学性质 第一节织物的拉伸性质 一 拉伸性质的测定方法和指标1 拉伸性质测试方法我国国标中允许采用三种类型的强力试验机 等速伸长型等速牵引型等加负荷型应用广泛的摆锤式强力机属于等速牵引型 图16 1拉伸试验织物试样及夹持方式 1 机织物扯边纱条样法 将一定尺寸的织物试验扯去边纱到规定的宽度 并全部夹入夹持内的一种测试方法 抓样法 将一规定尺寸的织物试样仅一部分宽度被夹入夹钳内的一种试验方法 切割条样法 对部分针织物 毡 涂层织物 非织造布等不易扯边纱或不能抽边纱 也可不扯边纱 用剪切条样法进行试验 此法将剪切成规定尺寸的织物试样全部夹入夹钳内 2 针织物针织物不宜采用上述矩形试样作拉伸试验 因为针织物裁成矩形试样作拉伸时 会出现显著的横向收缩 使夹头钳口处产生的剪切应力特别集中 而造成大多试样在钳口附近撕断 影响试验结果的准确性 试验表明 以采用梯形或环形试样为好 试验时 两端的梯形部分被钳口夹持 环形试样试验时 两端是缝合的 图中虚线处 这两种试样能改善钳口处的应力集中现象 且伸长均匀性也比矩形试条好 3 非织造布非织造布可以采用机织或针织试样和夹持方法进行拉伸试验 但大多采用宽条 10 50cm 甚至更宽 或片状试样 前者在一般强力仪上进行 后者在双轴向拉伸机上进行 2 织物的拉伸曲线及指标 1 机织物的拉伸曲线织物拉伸断裂曲线的形态与组成该织物的纤维 纱线的拉伸断裂曲线基本相似 当织物结构不同时 曲线形态会有一定差异 织物拉伸曲线和经纬向的织缩率有关 织缩率越大 表现在拉伸开始阶段伸长较大的现象越明显 例如棉府绸的经纬向拉伸曲线 如图所示 图16 2不同织物及不同混纺经纬向拉伸曲线 图16 3几种针织物的拉伸曲线 2 针织物的拉伸曲线 图16 4非织造布的拉伸应力 应变曲线 3 非织造布的拉伸曲线 3 织物的拉伸性能指标织物拉伸断裂所应用的主要指标为断裂强度与断裂伸长率 断裂功和断裂比功等 这些指标与纤维 纱线拉伸断裂的指标意义相同 1 断裂强度和断裂伸长率断裂强度指标 5cm宽度的织物的断裂强力 N 5cm 也可与纤维 纱线一样采用相对强度指标 N m2 N tex等 图16 5双轴拉伸试验 2 断裂功织物在外力作用下拉伸到断裂时 外力对织物所作的功 为了对不同结构的织物进行比较 常采用断裂比功 二 织物的拉伸断裂机理 图16 6拉伸中的束腰现象与断裂 强力组成 受拉系统纱线的强力受拉与非受拉纱线间的摩擦阻力伸长变形组成 受拉系统纱线由屈曲 伸直纱线结构改变纤维伸长 1 机织物 2 针织物 开始阶段圈柱转动 圈弧伸直 引起线圈取向变形 沿拉伸方向变窄 变长 纱线的交织点发生错位移动 拉伸后阶段 纱线段和其中的纤维开始伸长 直接表现出织物的稀疏和垂直受力方向的收缩 3 非织造布 开始阶段纤维以固着点为中心发生转动和伸直变形 并沿拉伸方向取向 表现出织物变薄 但密度增加 强度升高 拉伸后阶段 纤维伸长 固着点被剪切或滑脱 4 纱线或纤维在织物中的强力利用系数织物某一方向的断裂强力与该方向各根纱线断裂强力之和的比值 一般条样法的断裂强力大于受拉系统的各根纱线强力之和 eF 1 织物组织相同时 在一定范围内 织物密度大的 其纱线的强力利用系数也大 在一定的织物紧度下 平纹织物的纱线强力利用系数大于斜纹织物 纱线捻度过大 接近或超过临界捻系数 eF1的情况 表16 1织物密度与织物中纱线强度利用系数 三 织物断裂强力的估算1 机织物 2 针织物 3 非织造布 四 影响织物拉伸性质的因素1 机织物 1 纤维性质 表16 2纤维性能对织物强伸性能的影响 表16 3股线与单纱对织物强度 N 5cm 的影响 2 纱线的线密度和结构 线密度 当组织密度相同时 Nt 织物强力 股线制成的织物 其强度大于同线密度单纱所织成的织物 捻度 cri时 织物强力 cri时 织物强力显著 捻向 经纬纱线同捻向 织物强度 异捻向 织物强力 3 经纬密度与织物结构密度 PT不变 PW 则纬强 经强 PW不变 PT 则经强 纬强 PT PW 则经纬强 组织 在一定长度内交织次数 浮长 织物强力 三原组织中 断裂强度和断裂伸长率 平纹 斜纹 缎纹 4 上机张力上机张力大 织物强度降低 5 测试条件夹持长度拉伸速度温湿度 2 针织物除影响机织物拉伸性能的因素外 还有线圈及圈套结构等 3 非织造布纤维性质及纤维的排列状态织物的密度或空隙率或体积分数引入的固结物质及其粘结作用 第二节织物的撕裂性质 定义 织物受到一集中负荷作用而使织物撕开的现象 适用场合 军服 篷帐 吊床 雨伞等 评定染整产品耐用性反映织物耐用性 一 撕裂强力的测试方法 1 舌形法 图16 7舌形法的试样与夹持方法 2 梯形法 Trapezoidmethod 图16 8梯形法的试样与夹持方法 3 落锤法 fallingpendulummethod 图16 9落锤法的仪器和试样 4 翼形法 Wingtearmethod 图16 10翼形法试样和夹持方法 二 撕裂破坏机理 图16 11单缝法撕裂破坏过程 1 单缝法在裂口处形成一个纱线受力三角区 断裂的纱线是非受拉系统的纱线撕强大小取决于 纱线的断裂功纱线间摩擦阻力 2 梯形法断裂的是受拉系统纱线 撕强大小主要取决于纱线断裂强力 由织物的撕裂破坏机理可知 纱线逐根断裂 即受力三角形中纱线的受力是不均匀的 受力三角形底边的纱线受力最大 受力三角形顶点处的纱线尚未受力 因此 织物的撕裂强力总是小于其拉伸断裂强力 撕裂强力的大小与撕破过程中的受力三角形的大小成正比 与纱线断裂强力和断裂伸长率成正比 三 织物的撕裂曲线及撕裂强力指标1 撕裂曲线 图16 12两种典型撕裂过程曲线 2 撕裂指标 1 最高撕裂强力PTmax撕裂过程中出现的最高负荷值 N 五个最高峰值平均值PT5 在撕裂曲线上 梯形法除外 出现第一个峰值后 每隔一规定撕破长度分为一个区 将连续五个区中的最高负荷峰值加以平均就得到五个最高峰值的平均值 N 2 撕裂能WT撕破一定长度织物时所需的能量 J 3 平均撕裂强力PT撕破过程中所做的功 除以2倍撕破长度 也即从最初受力开始到织物连续不断地被撕破所需的平均值 N 为落锤法所采用 4 撕裂破坏点的强力PTi梯形法测量纱线开始断裂时的强力 一般地 单缝法 双缝法和翼形法采用PTmax PTi和WT等指标 梯形法采用PTmax和PTi指标 落锤法采用WT和PT指标 四 影响织物撕裂强力的因素1 影响织物撕裂强力的内在因素 1 纱线性质纱线的强力越大 断裂伸长率越大 摩擦系数越小 织物的撕裂强力越大 纱线的结构 捻度 表面性状 混纺纱的混纺比等 对织物的撕裂强力均有影响 图16 13织物撕裂强度与涤纶混纺比的关系 2 织物组织 平纹纬平组织 3 织物织缩 4 织物的经纬密 5 后整理 2 试验条件对织物撕裂强力的影响 1 试样尺寸的影响 2 撕裂速度的影响 3 温湿度条件 五 织物的纰裂 图16 14织物纰裂的基本特征 是指织物在使用过程中受外力作用后产生的纱线横向滑移的结构损坏现象 仅发生于机织物和编结物 纬向纰裂或经纰裂 经纱沿着纬纱方向的滑移 经向纰裂或纬纰裂 纬纱沿着经纱方向的滑移 1 织物纰裂产生的原因和测试方法 1 产生原因 纤维本身性状经纬纱线性状织物结构织造工艺参数 2 测试方法表征指标 织物中纱线的滑移阻力和滑移量测试方法 缝合法 模拟缝合法和摩擦法 2 防止织物纰裂的方法 1 纤维方面 2 纱线方面 3 织物方面 4 后整理方面 第三节织物的顶破性质 织物在垂直于织物平面的负荷作用下鼓起扩张而破裂的现象 局部负载整体负载 一 测试方法与指标1 弹子式顶破试验仪 图16 15织物顶破试验仪原理示意 2 气压式顶破试验仪 气压式顶破试验仪可测如下顶破性指标 1 胀破强度 单位面积所受的力 2 顶破伸长 胀破压力下织物膨胀的高度 即胀破时 试样表面中心的最大高度 3 顶破时间 织物从受力到胀破所用的时间 二 织物的顶裂破坏机理 1 机织物多向受力 变形能力小的方向和强度最薄弱处的纱线首先断裂 再沿经向或纬向断裂 断口呈直线型 经纬向变形能力相近时 经纬纱同时断裂 断口呈L或T型 2 针织物各线圈勾结连成一片 共同承受伸长变形 直至织物撕裂 3 非织造布主要是纤维的断裂和纤维网的松散化 顶破口是一个隆起的松散纤维包 胀破是纤维网扯松开裂状 三 影响织物顶破性质的因素 1 机织物经纬纱的 经纬密相接近时顶强较大 呈L型 经纬纱的 经纬密差异较大时顶强较小 呈线型 2 针织物顶破强度较高适当增加线圈密度也能提高织物顶破强力 3 非织造布纤维强度及纤维间固着点的强度纤维摩擦 卷曲和纠缠作用等 第四节织物的弯曲性质 织物的硬挺和柔软程度统称为刚柔性 其与服装的制作 造型有密切关系 刚性过小 服装疲软 飘荡 缺乏身骨 刚性过大 服装显得板结 呆滞 一 织物弯曲刚度测量方法和指标1 斜面法 图16 16斜面法测量原理示意 Peirce法 表征指标 2 心形法 图16 17心形法 3 影响织物的刚柔性的因素 1 纤维性状异形纤维织物的刚性较圆形