第7章 纤维材料的机械性质

1、纤维材料的机械性质纤维材料的机械性质 内容提要： 描述纤维拉伸性质的指标描述纤维拉伸性质的指标 影响纤维断裂强伸度的测试条件影响纤维断裂强伸度的测试条件 粘弹体的基本力学特征粘弹体的基本力学特征 纤维的表面力学性质纤维的表面力学性质 纤维弯曲、扭转、压缩破坏的形式及基本指标。纤维弯曲、扭转、压缩破坏的形式及基本指标。 重点难点 重点：重点： 影响拉伸、摩擦的因素影响拉伸、摩擦的因素 粘弹体的基本力学特征粘弹体的基本力学特征 难点难点： 影响因素的分析影响因素的分析 蠕变、应力松弛、疲劳蠕变、应力松弛、疲劳 单纤维的拉伸性质单纤维的拉伸性质 表示纤维拉伸性能的指标表示纤维拉伸性能的指标 拉伸曲线

2、的基本性质拉伸曲线的基本性质 常用纺织纤维的拉伸曲线常用纺织纤维的拉伸曲线 纤维拉伸断裂机理纤维拉伸断裂机理 影响纤维拉伸性能的因素影响纤维拉伸性能的因素 纤维拉伸性能的测试纤维拉伸性能的测试 一、表示纤维拉伸性能的指标一、表示纤维拉伸性能的指标 指标主要有：断裂强力；强度；断裂伸长指标主要有：断裂强力；强度；断裂伸长 1.断裂强力（绝对强力）断裂强力（绝对强力） 定义：纤维能够承受的最大拉伸外力。定义：纤维能够承受的最大拉伸外力。 单位：牛顿（单位：牛顿（N）；厘牛（）；厘牛（cN)；毫牛（；毫牛（mN)。 对不同粗细的纤维，强力没有可比性对不同粗细的纤维，强力没有可比性。 2.强度强度 根

3、据采用线密度指标不同，相对强度指标有以下几种根据采用线密度指标不同，相对强度指标有以下几种: (1)断裂应力断裂应力 定义：指纤维单位截面上能承受的最大拉力。定义：指纤维单位截面上能承受的最大拉力。 单位：单位：N/m2（帕）；（帕）；N/mm2（兆帕）（兆帕） 其计算式为：其计算式为： = P/S 式中：式中：纤维的断裂应力（纤维的断裂应力（MPa） P纤维的强力（纤维的强力（N） S纤维的截面积（纤维的截面积（mm2） （2）断裂强度（比强度）断裂强度（比强度） 定义：每特（或每旦）纤维所能承受的最大拉力。定义：每特（或每旦）纤维所能承受的最大拉力。 单位：单位：N/tex；cN/dtex

4、 其计算式为：其计算式为： Ptex=P/Tt Pden=P/D 式中：式中：Ptex特数制断裂强度（特数制断裂强度（N/ tex； ） Pden旦数制断裂强度（旦数制断裂强度（N/d；cN/d） P 纤维的强力（纤维的强力（N；cN） Tt纤维的特数纤维的特数 （tex; dtex) D纤维的旦数纤维的旦数(d) （3）断裂长度）断裂长度 定义：纤维的自身重量与其断裂强力相等时所具有的定义：纤维的自身重量与其断裂强力相等时所具有的 长度。长度。 其计算公式为：其计算公式为： LP=（P/g*Tt）*1000 式中：式中：LR纤维的断裂长度（纤维的断裂长度（km） P 纤维的强力（纤维的强力（

5、N） g 重力加速度（等于重力加速度（等于9.8m/s2） Tt纤维的公制支数纤维的公制支数,tex。 纤维强度三个指标之间的换算式为：纤维强度三个指标之间的换算式为： = *Ptex=9*Pden Ptex=9*Pden LP = (Ptex/g)*1000 式中： 纤维的断裂应力； 纤维的密度（g/cm2）； Ptex纤维的特数制断裂强度； Pden纤维的旦数制断裂强度； g重力加速度（等于9.8m/s2）； LP纤维的断裂长度（km）。 3.断裂伸长断裂伸长 定义：纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断裂伸长率。定义：纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断裂伸长率。 其计算公式为：其计算公式为： =（L

6、-Lo）/ Lo 式中：式中： Lo纤维加预张力伸直后的长度（纤维加预张力伸直后的长度（mm）；）； L 纤维断裂时的长度（纤维断裂时的长度（mm）；）； 4、湿干强度比、湿干强度比 纤维在完全润湿时的强力占在干态（标准大气）纤维在完全润湿时的强力占在干态（标准大气） 时的百分率。时的百分率。 湿湿强度强度/干干强度，称之为湿强度，称之为湿干干强度比强度比 二、二、拉伸曲线的基本性质拉伸曲线的基本性质 1、 拉伸曲线定义拉伸曲线定义 负荷负荷-伸长曲线：表示纤维在拉伸过程中的负荷和伸伸长曲线：表示纤维在拉伸过程中的负荷和伸 长的关系曲线。长的关系曲线。 应力应力-应变曲线：表示纤维在拉伸过程中

7、的应力和应应变曲线：表示纤维在拉伸过程中的应力和应 变的关系曲线。变的关系曲线。 一般纤维负荷一般纤维负荷-伸长曲线伸长曲线 三个区两个点三个区两个点 实测应力实测应力-应变曲线应变曲线 羊毛 醋酯 粘胶 醋酯 腈纶 蚕丝 锦纶 涤纶 棉 锦纶 比应力 苎麻 亚 麻 应变 (%) 定义：纤维负荷定义：纤维负荷-伸长曲线上起始一段直线部分的斜率伸长曲线上起始一段直线部分的斜率 。 E=Pa*L/Le*Tt E越大表示纤维在小负荷作用下不易变形，刚性较好，越大表示纤维在小负荷作用下不易变形，刚性较好， 其制品比较挺括；其制品比较挺括； E越小表示纤维在小负荷作用下容易变形，刚性较差，越小表示纤维在

8、小负荷作用下容易变形，刚性较差， 其制品比较软其制品比较软。 2.初始模量E 天然纤维：麻天然纤维：麻棉棉丝丝毛；毛； 再生纤维：富纤再生纤维：富纤粘胶粘胶醋纤；醋纤； 合成纤维：涤纶合成纤维：涤纶腈纶腈纶维纶维纶锦纶锦纶 初始模量比较初始模量比较 3.屈服应力与屈服应变屈服应力与屈服应变 屈服点：曲线由伸长较小部分转向伸长较大部分屈服点：曲线由伸长较小部分转向伸长较大部分 的转折点。的转折点。 屈服应力：屈服点处所对应的应力。屈服应力：屈服点处所对应的应力。 屈服应变：屈服点处所对应的应变。屈服应变：屈服点处所对应的应变。 弹性变形和永久变形弹性变形和永久变形 4断裂功、断裂比功和功系数断裂

9、功、断裂比功和功系数 （1）断裂功）断裂功W 定义：指拉断纤维过程中外力所作的功，或纤维受拉伸到断裂时定义：指拉断纤维过程中外力所作的功，或纤维受拉伸到断裂时 所吸收的能量。所吸收的能量。 W是强力和伸长的综合指标，用来有效评价纤维的坚牢度与耐用是强力和伸长的综合指标，用来有效评价纤维的坚牢度与耐用 性能。性能。 W大，说明纤维的韧性好，耐疲劳性能强，能承受较大的冲击。大，说明纤维的韧性好，耐疲劳性能强，能承受较大的冲击。 在负荷在负荷-伸长曲线上，断裂功就是曲线下所包含的面积。伸长曲线上，断裂功就是曲线下所包含的面积。 a 0 L PdLW （2）断裂比功）断裂比功Wa 定义：拉断单位细度、

10、单位长度纤维外力所作的功定义：拉断单位细度、单位长度纤维外力所作的功 Wr=W/(Tt*L0) 纤维密度相同时，它对不同粗细和不同试样长度纤维密度相同时，它对不同粗细和不同试样长度 的纤维材料具有可比性。的纤维材料具有可比性。 （3）功系数）功系数We 定义：实际所作功（即断裂功定义：实际所作功（即断裂功W，相当于拉伸曲线下的，相当于拉伸曲线下的 面积）与假定功（即断裂强力面积）与假定功（即断裂强力*断裂伸长）之比。断裂伸长）之比。 其计算式为：其计算式为： We=W/(Pa*La) We值越大表明这种材料抵抗拉伸断裂的能力越强。值越大表明这种材料抵抗拉伸断裂的能力越强。 各种纤维的功系数大致

11、在各种纤维的功系数大致在0.36-0.65间。间。 （4）纤维柔顺性系数）纤维柔顺性系数 C C0 0，说明曲线是直线形的，柔顺性差，说明曲线是直线形的，柔顺性差 C C0 0，曲线下凹，柔顺性好，曲线下凹，柔顺性好 C C0 0，曲线上凸，柔顺性较差，但可塑性可能较好。，曲线上凸，柔顺性较差，但可塑性可能较好。 510 12 C 第二节第二节 影响拉伸测试结果的因素影响拉伸测试结果的因素 一纤维拉伸断裂机理一纤维拉伸断裂机理 开始受力时开始受力时键长、键角的变化键长、键角的变化 外力增加外力增加次价键进一步伸展和取向次价键进一步伸展和取向 次价键断裂次价键断裂非结晶区中的大分子逐渐错位滑移非

12、结晶区中的大分子逐渐错位滑移进入进入屈服区屈服区 分子链调整完成，大分子主链受力分子链调整完成，大分子主链受力进入进入强化区强化区 纤维断裂原因有：大分子主链的断裂；大分子之间的滑脱。 二影响纤维拉伸断裂强度的主要因素二影响纤维拉伸断裂强度的主要因素 内因内因： 1. 大分子结构大分子结构 大分子的柔曲性：纤维大分子在一定条件下，通过内旋转或大分子的柔曲性：纤维大分子在一定条件下，通过内旋转或 振动而形成各种形状的难易程度的特性。振动而形成各种形状的难易程度的特性。 当大分子比较柔曲时，在外力拉伸作用下，大分子的伸直、当大分子比较柔曲时，在外力拉伸作用下，大分子的伸直、 伸长较大伸长较大 聚合

13、度：聚合物分子链中的结构单元数聚合度：聚合物分子链中的结构单元数 平均聚合度：平均聚合度： 由于高聚物大多是不同分子量的同系物的混合由于高聚物大多是不同分子量的同系物的混合 物，所以高聚物的聚合度是指其平均聚合度。物，所以高聚物的聚合度是指其平均聚合度。 大分子的平均聚合度越小，则纤维强度较低而伸度较大；大大分子的平均聚合度越小，则纤维强度较低而伸度较大；大 分子的平均聚合度越大，纤维的强度就较高而伸度较小。分子的平均聚合度越大，纤维的强度就较高而伸度较小。 不同拉伸倍数下，粘胶纤维聚合度对强度的影响不同拉伸倍数下，粘胶纤维聚合度对强度的影响 2.超分子结构超分子结构 超分子是指由两种或两种以

14、上分子依靠分子间相互作用结超分子是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结 合在一起，组成复杂的、有组织的聚集体。合在一起，组成复杂的、有组织的聚集体。 结晶度用来表示聚合物中结晶区域所占的比例。结晶度用来表示聚合物中结晶区域所占的比例。 结晶度高，则纤维中分子排列规整，缝隙孔洞较少，分子结晶度高，则纤维中分子排列规整，缝隙孔洞较少，分子 间结合力强，纤维的断裂强度、屈服应力和初始模量都较间结合力强，纤维的断裂强度、屈服应力和初始模量都较 高，但伸长较小。结晶度太大会使纤维变脆。高，但伸长较小。结晶度太大会使纤维变脆。 非结晶区的结构情况对纤维强伸度的影响较大。非结晶区的结构情况对纤维强伸度

15、的影响较大。 取向度：指大分子或链段等各种不同结构单元沿纤维轴规取向度：指大分子或链段等各种不同结构单元沿纤维轴规 则排列程度。则排列程度。 取向度越高，纤维的强度越大，断裂伸长率减少。取向度越高，纤维的强度越大，断裂伸长率减少。 粘胶纤维不同取向度的应力粘胶纤维不同取向度的应力-应变曲线应变曲线 3.形态结构（裂缝孔洞缺陷、形态结构、不均一性形态结构（裂缝孔洞缺陷、形态结构、不均一性 外因外因：测试条件的影响：测试条件的影响 1.温度温度 高温：对纤维聚合物而言，高温是指高温：对纤维聚合物而言，高温是指-100至室温以上的范至室温以上的范 围围 高温时，纤维强度主要受内部结构的影响；低温时，

16、纤维强高温时，纤维强度主要受内部结构的影响；低温时，纤维强 度主要受局部缺陷的影响。度主要受局部缺陷的影响。 在纤维回潮率一定的条件下，温度高，纤维大分子热动能高， 大分子柔曲性提高，分子间结合力消弱，因此，纤维强度降低 ，断裂伸长率增大，拉伸模量下降。 温度对羊毛拉伸性能的影响温度对羊毛拉伸性能的影响 2.相对湿度相对湿度 多数纤维随相对湿度的提高，纤维的强度降低，伸长增大、多数纤维随相对湿度的提高，纤维的强度降低，伸长增大、 初始模量下降。初始模量下降。 天然纤维素棉、麻的断裂强度和断裂伸长却随相对湿度的提天然纤维素棉、麻的断裂强度和断裂伸长却随相对湿度的提 高而上升高而上升 化学纤维中，

17、涤纶、丙纶基本不吸湿，它们的强度和伸长率化学纤维中，涤纶、丙纶基本不吸湿，它们的强度和伸长率 几乎不受相对湿度的影响。几乎不受相对湿度的影响。 相对湿度对细羊毛拉伸性能的影响相对湿度对细羊毛拉伸性能的影响 3. 纤维根数纤维根数 束纤维中单根纤维间的力学差异束纤维中单根纤维间的力学差异 单根纤维断裂的不同时性单根纤维断裂的不同时性 试样根数：根数试样根数：根数，折算成单纤维强度，折算成单纤维强度 4.试样长度试样长度 弱环定律：沿纤维长度方向，强度是不均一的，纤维总是弱环定律：沿纤维长度方向，强度是不均一的，纤维总是 在最薄弱处断裂。试样愈长，出现薄弱环节的概率越大，在最薄弱处断裂。试样愈长，

18、出现薄弱环节的概率越大， 越容易发生断裂，测得的强力下降。越容易发生断裂，测得的强力下降。 L，出现弱环的机会，出现弱环的机会 5.拉伸速度拉伸速度 一般情况下，随拉伸速度增加，断裂强力，初始模量，屈服一般情况下，随拉伸速度增加，断裂强力，初始模量，屈服 应力均会提高，而断裂伸长无一定规律。应力均会提高，而断裂伸长无一定规律。 6.拉伸试验机类型拉伸试验机类型 等速拉伸型等速拉伸型 等加负荷型等加负荷型 等速伸长型等速伸长型 摆锤式强力仪摆锤式强力仪 INSTRON断裂强力仪断裂强力仪 第三节第三节黏弹体的力学行为特征黏弹体的力学行为特征 纤维的拉伸变形与弹性纤维的拉伸变形与弹性 纤维的流变性

19、质（或粘弹性质）纤维的流变性质（或粘弹性质） 纤维的疲劳特性纤维的疲劳特性 最单纯的形变形式有两种：理想弹性变形（虎克变最单纯的形变形式有两种：理想弹性变形（虎克变 形）；纯粘性流动（牛顿变形）。形）；纯粘性流动（牛顿变形）。 虎克变形：虎克变形： 牛顿变形：牛顿变形： 对以高分子为主要组成物质的纤维来讲，它不对以高分子为主要组成物质的纤维来讲，它不 仅具有弹性，而且也具有粘性，这种粘性与弹性仅具有弹性，而且也具有粘性，这种粘性与弹性 的组合即为粘弹性，具有粘弹性的物体即为粘弹的组合即为粘弹性，具有粘弹性的物体即为粘弹 体。体。 E dt d 一、纤维的拉伸变形一、纤维的拉伸变形 1.纤维拉伸

20、变形的组成纤维拉伸变形的组成 纤维变形包括：可回复的弹性变形（急弹性纤维变形包括：可回复的弹性变形（急弹性+缓弹性）缓弹性） 和不可复的塑性变形和不可复的塑性变形 急弹性变形：加（或去除）外力后能迅速变形。急弹性变形：加（或去除）外力后能迅速变形。 缓弹性变形：加（或去除）外力后需经一定时间后才缓弹性变形：加（或去除）外力后需经一定时间后才 能逐渐产生（或消失）的变形。能逐渐产生（或消失）的变形。 塑性变形：纤维材料受力时产生变形，去除外力后，塑性变形：纤维材料受力时产生变形，去除外力后， 不回复的变形。（绝对值）不回复的变形。（绝对值） 2.纤维的完整绝对变形：纤维的完整绝对变形： l=l急

21、 急+l缓缓+l塑塑（绝对值） （绝对值） =急 急+缓缓+塑塑 （相对值） （相对值） 三种变形同时产生，所占比例受纤维的性质、三种变形同时产生，所占比例受纤维的性质、 加负荷的大小、负荷的作用时间的影响。加负荷的大小、负荷的作用时间的影响。 二、纤维蠕变和应力松弛二、纤维蠕变和应力松弛 定义：纤维在外力作用下，应力应变随时间而变定义：纤维在外力作用下，应力应变随时间而变 化的性质。包括蠕变和应力松弛化的性质。包括蠕变和应力松弛 1蠕变蠕变 (1)定义：指一定温度下，纺织材料在一定外力作定义：指一定温度下，纺织材料在一定外力作 用下，其变形随时间而变化的现象。用下，其变形随时间而变化的现象。

22、 （2）曲线）曲线 2应力松弛应力松弛 （1）定义：在一定温度下，拉伸变形保持一定，纺）定义：在一定温度下，拉伸变形保持一定，纺 织材料内的应力随时间的延续而逐渐减小的现象织材料内的应力随时间的延续而逐渐减小的现象 称为应力松弛。称为应力松弛。 （3）产生原因： （2）曲线）曲线 3影响纤维流变性质的因素影响纤维流变性质的因素 纤维本身的结构：纤维本身的结构： 分子量增加，分子链的极性、交联和结晶增加，蠕分子量增加，分子链的极性、交联和结晶增加，蠕 变松弛减少。变松弛减少。 外界条件：如温度、湿度增加，蠕变、松弛也增加外界条件：如温度、湿度增加，蠕变、松弛也增加 4.应用应用 如：布机长期停车

23、时，须使之处于综平状态，以避免经纱受力如：布机长期停车时，须使之处于综平状态，以避免经纱受力 ，产生应力松弛，纱线下垂，再开车时由于开口不清而形成织，产生应力松弛，纱线下垂，再开车时由于开口不清而形成织 疵。疵。 各种卷装或机上的半制品储存太久，也会因应力松弛而松烂。各种卷装或机上的半制品储存太久，也会因应力松弛而松烂。 提高温湿度可消除纤维材料的内应力，防止退捻和达到定形的提高温湿度可消除纤维材料的内应力，防止退捻和达到定形的 目的等。目的等。 三、纤维的弹性和疲劳特性三、纤维的弹性和疲劳特性 （一）纤维的弹性（一）纤维的弹性 1、定义：指纤维变形的恢复能力。、定义：指纤维变形的恢复能力。

24、2、常用指标：、常用指标： a.弹性回复率弹性回复率Re（或称回弹率）（或称回弹率） Re=（l急 急+l缓缓） ）/（l急 急+l缓缓+l塑塑） ） =（L1-L2）/（L1-L0） 式中：式中：L0纤维加预加张力使之伸直但不伸长时的长度（纤维加预加张力使之伸直但不伸长时的长度（mm） L1纤维加负荷伸长的长（纤维加负荷伸长的长（mm） L2纤维去负荷再加预张力后的长度（纤维去负荷再加预张力后的长度（mm） b.弹性功率弹性功率We We =弹性恢复功弹性恢复功/拉伸所作的功拉伸所作的功 = Acbe / Aoae 图中：图中：ec急弹性变形；急弹性变形； cd缓弹性变形；缓弹性变形； do

25、塑性变形；塑性变形； 3.影响纤维弹性的因素：影响纤维弹性的因素： （1）纤维的结构）纤维的结构 分子链的柔曲分子链的柔曲 大分子的柔曲性：纤维大分子在一定条件下，通过大分子的柔曲性：纤维大分子在一定条件下，通过 内旋转或振动而形成各种形状的难易程度的特性。内旋转或振动而形成各种形状的难易程度的特性。 分子间分子间的结合点的结合点 如羊毛弹性优良如羊毛弹性优良 棉、麻、粘胶等纤维素纤维弹性差棉、麻、粘胶等纤维素纤维弹性差 锦纶弹性好锦纶弹性好 涤纶的弹性好涤纶的弹性好 （2）温度和温度和相对湿度；相对湿度； 几乎所有纤维的弹性都随温度的升高而增加几乎所有纤维的弹性都随温度的升高而增加 （3）测

26、试条件；）测试条件； 其他条件相同时，当初始拉伸应力或伸长率较大时，其他条件相同时，当初始拉伸应力或伸长率较大时， 测得的弹性回复率较小。测得的弹性回复率较小。 负荷停顿的时间较长，测得的弹性回复率较小。负荷停顿的时间较长，测得的弹性回复率较小。 去负荷后停顿时间较长，弹性回复率较大。去负荷后停顿时间较长，弹性回复率较大。 （二）纤维的疲劳特性（二）纤维的疲劳特性 定义：纺织材料在较小外力、长时间反复作用定义：纺织材料在较小外力、长时间反复作用 下，塑性变下，塑性变 形不断积累，当积累的塑性变形值达到断裂伸长时，材料形不断积累，当积累的塑性变形值达到断裂伸长时，材料 最后出现整体破坏的现象。最

27、后出现整体破坏的现象。 疲劳破坏包括：分子滑移、分子断裂、裂缝的产生与扩散、应疲劳破坏包括：分子滑移、分子断裂、裂缝的产生与扩散、应 力集中。力集中。 疲劳形式有：蠕变、重复伸长、重复压缩、重复弯曲及重复扭疲劳形式有：蠕变、重复伸长、重复压缩、重复弯曲及重复扭 曲。曲。 疲劳破坏有两种疲劳破坏有两种 静止疲劳：静止疲劳：是指纤维材料在一不大的恒定拉伸力作用下，到是指纤维材料在一不大的恒定拉伸力作用下，到 达一定时间后，材料在最虚弱的地方发生断裂。也称为静态达一定时间后，材料在最虚弱的地方发生断裂。也称为静态 疲劳或蠕变疲劳。疲劳或蠕变疲劳。 动态疲劳：动态疲劳：指纤维材料经受多次加负荷、减负荷

28、的反复循环指纤维材料经受多次加负荷、减负荷的反复循环 作用，最后被破坏。作用，最后被破坏。 4 1 2 5 e d a b c O 3 0 纤维的多次拉伸循环纤维的多次拉伸循环 P P0=const d O P0 a b c e 0 0 c d a b O e P 0=const (a)定负荷 (b)定伸长 纤维的重复拉伸疲劳图纤维的重复拉伸疲劳图 2.指标和测定方法指标和测定方法 (1)纤维在一定条件下拉伸至断裂时，所经历的循环次纤维在一定条件下拉伸至断裂时，所经历的循环次 数；数； (2)经过一定负荷、一定次数的反复作用，测其剩余伸经过一定负荷、一定次数的反复作用，测其剩余伸 长的大小。长

29、的大小。 3.纤维结构和性能与疲劳的关系纤维结构和性能与疲劳的关系 纤维分子量增加，结晶度提高，耐疲劳性好；纤维分子量增加，结晶度提高，耐疲劳性好； 取向度增加，耐疲劳性差。取向度增加，耐疲劳性差。 屈服强度高，屈服伸长大，断裂功大，耐疲劳性好。屈服强度高，屈服伸长大，断裂功大，耐疲劳性好。 试验条件试验条件 第四节第四节纤维的表面力学性质纤维的表面力学性质 摩擦机理摩擦机理 纤维的摩擦、抱合和切向阻力纤维的摩擦、抱合和切向阻力 纤维摩擦抱合性质的指标与测试纤维摩擦抱合性质的指标与测试 纤维的摩擦抱合性质与可纺性、织物的手感、纤维的摩擦抱合性质与可纺性、织物的手感、 起毛起球、耐磨和抗皱等有关

30、起毛起球、耐磨和抗皱等有关 与纺纱工艺的关系与纺纱工艺的关系 与纱、布关系与纱、布关系 与磨损的关系与磨损的关系 与发热的关系与发热的关系 与静电的关系与静电的关系 （一）摩擦力和抱合力（一）摩擦力和抱合力 1.摩擦力摩擦力 定义：纤维之间或纤维与机件之间，在一定义：纤维之间或纤维与机件之间，在一 定正压力作用下，作相定正压力作用下，作相 对滑动时所产生的阻力。对滑动时所产生的阻力。 2.抱合力抱合力 定义：纤维间在法向压力为零时，做相对滑动时产生的切向阻力。定义：纤维间在法向压力为零时，做相对滑动时产生的切向阻力。 纤维的切向阻力：纤维的切向阻力： 切向阻力切向阻力F=抱合力抱合力F1+摩擦

31、力摩擦力F2 N= F1+fN 切向阻抗系数切向阻抗系数= F1/N+f 一、摩擦一、摩擦抱合的概念和指标抱合的概念和指标 影响纤维抱合力的因素：影响纤维抱合力的因素： 纤维的几何形态；纤维的几何形态； 排列形状；纤维弹性；表面油剂；排列形状；纤维弹性；表面油剂； 温湿度；温湿度； 几种纤维的抱合性能几种纤维的抱合性能 三纤维摩擦抱合性质的指标与测试三纤维摩擦抱合性质的指标与测试 （二）指标（二）指标 1.抱合系数抱合系数h(cN/cm) 定义：单位长度纤维上的抱合力。定义：单位长度纤维上的抱合力。 测试方法：从没有法向压力的纤维条中夹取一根测试方法：从没有法向压力的纤维条中夹取一根 纤维，测

32、定出这根纤维所需的力纤维，测定出这根纤维所需的力F抱 抱（ （cN）和）和 纤维的长纤维的长L（cm）的比值。）的比值。 h=F抱 抱/ L 2.抱合长度抱合长度Lh(m) 定义：纤维条的自身重力等于其强力（即抱合力）时所具定义：纤维条的自身重力等于其强力（即抱合力）时所具 有的长度有的长度 测试测试方法：将纤维制成一定规格的没有法向压力的纤方法：将纤维制成一定规格的没有法向压力的纤 维维 条，在强力仪上以大于纤维长度的适当上下夹持距离拉条，在强力仪上以大于纤维长度的适当上下夹持距离拉 断，测得它的强力和纤维条的特数断，测得它的强力和纤维条的特数 Lh=F抱 抱*106/gTt 式中：式中：

33、F抱 抱纤维条的强力 纤维条的强力(gf) Tt纤维条的特数纤维条的特数 3.切向阻抗系数及其测定切向阻抗系数及其测定 切向阻抗系数：纺织纤维在相互滑动时所受到的切切向阻抗系数：纺织纤维在相互滑动时所受到的切 向阻力包括摩擦力向阻力包括摩擦力F摩 摩和抱合力 和抱合力F抱 抱两部分，当法相 两部分，当法相 压力为压力为N时，切向阻抗系数时，切向阻抗系数为：为： =（F摩 摩+F抱抱） ）/N 绞盘法绞盘法测定纤维与纤维，纤维与金属、陶瓷等测定纤维与纤维，纤维与金属、陶瓷等 其它材料间摩擦的切向阻抗系数其它材料间摩擦的切向阻抗系数。 Y151型摩擦系数测定仪型摩擦系数测定仪 二、二、影响切向阻抗

34、系数的因素影响切向阻抗系数的因素 1.纤维表面的性质纤维表面的性质 截面为非圆形的纤维的截面为非圆形的纤维的 不易变形纤维的不易变形纤维的 无捻长丝的无捻长丝的 加捻长丝或短纤纱的加捻长丝或短纤纱的 2.化纤油剂的影响化纤油剂的影响 化纤不上油化纤不上油切向阻抗系数切向阻抗系数大大 上油少上油少 上油多上油多 在一定范围内，上油量在一定范围内，上油量，；超过一定量后，上油量；超过一定量后，上油量 ，。 油剂可降低纤维比电阻，增进纤维间抱合，增加平滑油剂可降低纤维比电阻，增进纤维间抱合，增加平滑 3.温湿度的影响温湿度的影响 温度：温度： 随着随着T，；到一定数值时，随着；到一定数值时，随着T，

35、。 湿度：湿度： RH%，则，则 当当RH%=100%时，时，最大。最大。 在水中，则在水中，则水 水RH=100%。 。 加工中加工中RH%必须加以控制必须加以控制 4.法向压力的影响法向压力的影响 主体趋势下降主体趋势下降 5.滑动速度的影响滑动速度的影响 由静到动，由静到动，而后随滑动速度，而后随滑动速度， 到一定的到一定的v时时稳定。稳定。 合纤在低速时，存在粘滑现象，合纤在低速时，存在粘滑现象，变化较大。变化较大。 一般测一般测动 动 6.导纱面光滑程度的影响导纱面光滑程度的影响 分两种不同情况：分两种不同情况： 天然纤维，粘纤，异纤天然纤维，粘纤，异纤导纱面光滑程度导纱面光滑程度，

36、则，则 圆形，表面光滑的纤维圆形，表面光滑的纤维导纱面光滑到一定程度后，则导纱面光滑到一定程度后，则 。 三、纤维摩擦抱合性与可纺性的关系三、纤维摩擦抱合性与可纺性的关系 为使纤维可纺性优良：为使纤维可纺性优良： 必须有良好的抱合性必须有良好的抱合性 但又比较平滑，摩擦系数不能太大但又比较平滑，摩擦系数不能太大 并要求静摩擦系数动摩擦系数并要求静摩擦系数动摩擦系数 四、纤维的磨损四、纤维的磨损 （一）概念：互相接触并滑移的两物体，在接触面上所产生的（一）概念：互相接触并滑移的两物体，在接触面上所产生的 破坏。破坏。（在非表面接触的其它作用下引起的表面破坏也称为磨在非表面接触的其它作用下引起的表

37、面破坏也称为磨 损损） （二）造成磨损的主要客观因素（二）造成磨损的主要客观因素 1.力学作用：（力学作用：（1）纵向划槽；（）纵向划槽；（2）横向划槽；（）横向划槽；（3）咬啮剪切）咬啮剪切 ；（；（4）撕剥；（）撕剥；（5）疲劳性脱落等）疲劳性脱落等 2.热学作用：表面热熔（从高温体擦过）而被揩拭落下。热学作用：表面热熔（从高温体擦过）而被揩拭落下。 3.化学作用：在化学试剂等作用的同时，受力摩擦使表面局部化学作用：在化学试剂等作用的同时，受力摩擦使表面局部 被揩掉。被揩掉。 （三）描述（衡量）磨损程度的指标（三）描述（衡量）磨损程度的指标 1.因磨损某些性能的绝对损失量。如直径或线密度，

38、重量，因磨损某些性能的绝对损失量。如直径或线密度，重量， 强伸性能，光泽等强伸性能，光泽等 2. 因磨损某些性能的损失率。因磨损某些性能的损失率。 第五节第五节纤维的弯曲、扭转与压缩特性纤维的弯曲、扭转与压缩特性 纤维的弯曲纤维的弯曲 纤维的扭转纤维的扭转 纤维的压缩纤维的压缩 一、纤维的弯曲一、纤维的弯曲 （一）（一）纤维抗弯刚度纤维抗弯刚度Rf 定义：纤维抵抗其形状发生弯曲变形的能力。定义：纤维抵抗其形状发生弯曲变形的能力。 公式：公式： Rf=Er2f/4 式中：式中：r实际截面积折算成正圆形时的半径（实际截面积折算成正圆形时的半径（mm） E纤维的弯曲弹性模量（纤维的弯曲弹性模量（cN

39、/cm2） f截面性状系数（它等于实际的惯性矩与正圆形截截面性状系数（它等于实际的惯性矩与正圆形截 面惯性矩之比）面惯性矩之比） Rf大大 纤维不易弯曲，耐磨性差，其织物较挺爽，有身骨。纤维不易弯曲，耐磨性差，其织物较挺爽，有身骨。 Rf小小 纤维易产生弯曲，其织物较软糯。纤维易产生弯曲，其织物较软糯。 常用纤维常用纤维Rf（抗弯刚度） （抗弯刚度）由大到小的次序为： 由大到小的次序为： 苎麻苎麻玻纤玻纤涤纶涤纶富纤富纤腈纶腈纶维纶维纶蚕丝蚕丝棉棉锦锦 纶纶羊毛羊毛 异形纤维比圆形纤维异形纤维比圆形纤维Rf大（同品种相同旦数）大（同品种相同旦数） 纤维纤维Rf的测定的测定 用日本风格仪用日本风格仪KES； 测定结节强力与钩接强力；测定结节强