纤维材料机械性能.ppt

纤维材料机械性能第一页，共十三页，2022年，8月28日 7.1.1 拉伸指标 (2) 拉伸曲线有关的指标A.初始模量 初始模量是指纤维负荷—伸长曲线上起始一段（纤维基本伸直后拉伸的一段）较直部分伸直延长线上应力应变之比。 B.屈服点的应力应变，即b点；C.断裂功、比功、功系数第二页，共十三页，2022年，8月28日 7.2 影响拉伸强力的因素 7.2.1 环境温湿度 随温度升高，纤维强力下降，伸长增加，但温度过高伸长则会减小。7.2.2 试样长度 试样愈长，强力愈低。因为沿纤维长度方向，强度是不均一的，纤维总是在最薄弱处断裂，试样愈长，出现最薄弱环节的概率越大，越容易发生断裂，强力下降——弱环定理。7.2.3 纤维根数 束纤维中的纤维根数愈多，由束纤维强力计算得的平均单纤维强力愈低，而且比单根测量时的平均强力低。是断裂的不同时性造成的。第三页，共十三页，2022年，8月28日 7.2.4 拉伸速度 一般情况下，随拉伸速度增加，断裂强力，初始模量，屈服应力等均会提高，而断裂伸长无一定规律。7.2.5 拉伸形式 （1）等速牵引（CRT）——摆锤式强力仪 （2）等加负荷（CRL）——卜氏强力仪，棉纤维斯特勒强力仪 （3）等速伸长（CRE）——电子式强力仪，此方法现在为国际推广方法。试验参数不同，所测结果不同，不具备可比性第四页，共十三页，2022年，8月28日 7.3 黏弹体的力学行为特征 7.3.1 概念 纺织纤维是典型的黏弹体，即兼具黏性流动体（无定形区）和刚性体（结晶区）的力学特性。这种黏性与弹性的组合称为黏弹性，具备黏弹性的物体称为黏弹体。7.3.2 三种变型（1）急弹性变形：随外力迅速产生和恢复的变形（2）缓弹性变形：随外力逐渐产生且逐渐恢复的变形（3）塑性变形： 随外力产生，但外力去除后不恢复的变形 虽然我们把纤维的变形分为三类逐一来说明，但实际上他们之间是互相联系，互相制约的，在材料受外力时，它们同时出现，只是在不同时间，不同负荷或不同拉伸阶段时它们间的比例不同而己。 第五页，共十三页，2022年，8月28日 7.3.3 蠕变与应力松弛 （1）蠕变：在一定（固定）的拉伸（负荷）条件下，纤维的变形随时间逐渐增加的现象。 （2）应力松驰：当纤维被拉伸到一定变形值，保持恒定时，其内应力随时间逐渐减小的现象。 蠕变和应力松弛实质上是一个问题的两个方面：都是反映大分子的滑移运动。7.3.4 弹性 纤维的弹性是指纤维承受负荷后产生变形，负荷取除后，具有恢复原来尺寸和形状的能力。它影响到纺织材料的耐磨性，抗折皱性，手感，尺寸稳定性，耐冲击性，抗疲劳性等许多性能。 纤维的弹性包含变形能力与变形的恢复能力两方面。而人们通常只讲变形的恢复能力。 纤维的弹性根据恢复时间可以分为急弹性恢复和缓弹性恢复。根据作用形式又可分为定负荷弹性恢复和定伸长弹性恢复。 第六页，共十三页，2022年，8月28日 7.3.4 弹性 定负荷弹性恢复率和定伸长弹性恢复率与作用条件的曲线图。 从右图可以看出：定负荷值或定伸长值越大，弹性回复率越小。在表征材料弹性时一定要注意这种规律，否则会给判断或结论造成影响。 第七页，共十三页，2022年，8月28日 7.3.5 疲劳 小应力长期作用下发生的破坏，就叫疲劳。 这是一种最普遍的破坏形式。 影响疲劳的因素主要有：（1）纤维的结构与性能（分子链的变形能力及变形后的恢复能力大，则耐疲劳）（2）负荷大小（3）作用方式 （4）温湿度P1——疲劳耐久限第八页，共十三页，2022年，8月28日 7.4 纤维的表面力学性质7.4.1 基本指标（1）摩擦力 F摩 （2）摩擦因数 f ， F摩= f ×N ，N——法向压力（3）抱合力 F抱，在法向力等于零时纤维材料相对移动时的切向阻力 （4）切向阻力F切， F切= F抱+F摩 （5）抱合系数h ，单位长度纤维所具有的抱合力（6）抱合长度Ln，粗纱或纤维条的重力等于其抱合力时所具有的长度。公式与断裂长度类似，单位为米7.4.2 影响摩擦的因素（1）法向压力（或张力） 第九页，共十三页，2022年，8月28日 （2）温湿度 一般纤维摩擦时的切向阻抗系数随温度升高而降低。对合成纤维来说，当温度升高到一定值后，摩擦时的切向阻抗反而会随着温度的继续上升而加大。（3）表面润滑剂状况 润滑剂的黏滞系数和滑动速度共同作用构成对摩擦力的影响。润滑剂对纤维的摩擦有显著的影响。 （4）滑动速度 滑动速度对切向阻力的影响规律为低速区切向阻力呈波动状态，大于某速度后，随速度上升切向阻力上升第十页，共十三页，2022年，8月28日 （5）表