勾接强度和打结强度实际生产中，纤维和纱线的耐弯曲破坏性能常用勾接强度和打结强度来表征。试验可在拉伸试验仪上进行:一般情况
下，纤维或纱线的勾接强度和打结强度小于其拉伸断裂强度。勾接强度和打结强度试验原理纤维的扭转纤维在扭矩T作用下，上端面对
下端面产生扭转变形角?(弧度)：T为扭矩(cN·cm)；l为纤维长度(cm)；G为纤维剪切弹性模量(cN/cm2)；
J为纤维截面的极惯性矩(cm4)。扭转刚度Rt=G·J捻断纤维时的加捻角(外层螺旋角?)可表示纤维抵抗扭转破坏能力
扭转变形示意图纤维的压缩纤维及其集合体的压缩主要表现在径向即横向受压，例如：在纺织加工中加压罗拉间的受压经纬纱交织点处
的受压纤维及其制品打包时的受压纤维及其集合体在压缩中的破坏受压有明显压痕压力严重时，开始出现纵向劈裂原棉棉包密度均在0.
40~0.65g/cm3之间，不超过0.8g/cm3作业名词解释：断裂长度、初始模量、蠕变、应力松弛P118：T6、T7、
T12T5（试述纤维的拉伸断裂机理并分析其影响拉伸性能的因素）拉伸速度拉伸速度v大(即拉伸至断裂经历的时间短)，纤维
强力偏高，初始模量E0偏大，断裂伸长率?b无规律。拉伸试验机类型等加负荷型CRL(ConstantRateofLoa
d)等速伸长型CRE(ConstantRateofElongation)－国际推广型等速牵引型CRT(Constan
tRateofTransverse)纤维的力学性质纤维的拉伸性质拉伸性能指标拉伸曲线拉伸断裂机理及其影响因素拉伸
性质的测量纤维力学性能的时间依赖性应力松弛与蠕变纤维的弹性纤维的疲劳纤维的弯曲、扭转与压缩摆锤式强力仪种类：Y16
1型单纤维强力机，Y162束纤维强力机，Y371型缕纱强力机和Y361型单纱强力机等属于等速牵引式强力仪，上下夹头同时以不同速
度下降，力施加呈非线性，试样的拉伸变形无一定规律。秤杆式强力仪又称杠杆式强力仪，如早期采用的测定棉纤维的卜氏(Pressle
y)强力仪，Uster公司生产的Dynamat自动单纱强力仪(斜面式)。下夹头不动，上夹头上移量就是试样的伸长。属于等加负荷型
。电子强力仪Instron材料试验机（万能材料试验机），属于等速伸长型。备有不同负荷容量的传感器，可以分别测定纤维、纱线、织
物或绳索的拉伸性能。配有不同形式的夹头装置和附件，可以作拉伸、压缩、剪切、弯曲和摩擦等性能。可以进行定负荷或定伸长反复拉伸疲劳
实验。配有专门小气候，可在不同湿度条件下进行力学性能测定。纤维的力学性质纤维的拉伸性质拉伸性能指标拉伸曲线拉伸断裂机理
及其影响因素拉伸性质的测量纤维力学性能的时间依赖性应力松弛与蠕变动态力学性能纤维的弹性纤维的疲劳纤维的弯曲、扭转与压
缩纤维的表面力学性质应力松弛(stressrelaxation)定义：在一定变形条件下，纤维内力随时间增加而逐渐衰减的现
象图例蠕变creep定义：纤维在一定负荷作用下，变形随时间而逐渐增加的现象图例ε1、ε3，急弹性变形，与时间无关
ε2、ε4，缓弹性变形，与时间有关ε5，塑性变形纤维变形机理形变e3：由纤维大分子链键长键角改变引起，形变产生和消失的时
间很短，称为急弹性形变形变e4：与大分子链之间的次价键不断破坏与重建有关，外力除去后，由于分子的热运动，分子链依靠内旋转能克
服次价键使变形回复，这部分变形需要一定时间才能完成，称为缓弹变形形变e5：在外力作用下，大分子链间产生不可逆的位移，即分子链
在新的状态下重新建立较强的次价键，使分子链节的热运动不可能克服新的次价键力而回复，即产生了塑性变形。羊毛纤维在不同温度下的蠕变
羊毛在不同相对湿度下的应力松弛对时间和温度的依赖性羊毛纤维在不同负荷下的蠕变提高温度和相对湿度可使纤维中大分子链间的
次价键力减弱，促使蠕变和应力松弛过程加速完成。生产上可用高温高湿来消除纤维材料的内应力。如织造或针织前对纬纱的蒸纱或给湿可以
促进加捻时引起的内应力消除，防止织造时纱线的退捻和可能形成的纬缩甚至小辫子等疵点。纤维的力学性质纤维的拉伸性质拉伸性能指标
拉伸曲线拉伸断裂机理及其影响因素拉伸性质的测量纤维力学性能的时间依赖性应力松弛与蠕变纤维的弹性纤维的疲劳纤维的弯曲
、扭转与压缩纺织纤维的回弹性回弹性(elasticresilience)纤维承受负荷后产生变形，负荷除去后，纤维具有恢复
原来尺寸和形状的能力，简称回弹性或弹性全面衡量纤维的弹性应包括以下三方面：纤维的弹性模量变形的恢复能力断裂伸长率纤维
回弹性指标弹性回复率e?弹性功回复率ew等速伸长和等加负荷试验机拉伸图影响回弹性能的因素（1）纤维结构的影
响纤维大分子间具有适当的结合点或交联点，结合点间的大分子链又有较大的局部流动性，则其弹性就好。羊毛、锦纶、涤纶的弹性优良棉
、麻、粘胶纤维弹性较差纤维的回弹性好应包含弹性回复率高和断裂伸长率大两项内容例如玻璃纤维的回弹性比羊毛和涤纶差影响回弹性能的
因素（2）测试条件的影响其他条件相同，当初始拉伸应力或伸长率较大时，测得的弹性回复率较小；负荷停顿的时间较长，塑性变形有充分
的时间发展时，测得的弹性回复率较小；去负荷后停顿的时间较长，缓弹变形恢复充分，弹性回复率较大温度和相对湿度的影响影响较为复杂
，没有一定规律纤维的力学性质纤维的拉伸性质拉伸性能指标拉伸曲线拉伸断裂机理及其影响因素拉伸性质的测量纤维力学性能的时
间依赖性应力松弛与蠕变纤维的弹性纤维的疲劳纤维的弯曲、扭转与压缩纤维的疲劳破坏(fatiqueproperty)静
态疲劳或蠕变疲劳蠕变过程中，外力对材料不断作功，直至材料被破坏。多次拉伸(或动态)疲劳纤维材料经受多次加负荷、减负荷的反复
循环作用，因塑性变形的逐渐积累，纤维内部的局部损伤，形成裂痕，最后被破坏的现象疲劳破坏机理纤维内部存在着结构缺陷，如微观裂缝
和孔洞，由于应力集中的影响，当裂缝长度增长到临界值时，材料就会产生突然断裂。纤维材料的力学衰减与疲劳性能关系密切
。当材料的正切损耗较大时，在疲劳过程中，材料发热量增大，温度升高，使材料性能下降，疲劳寿命缩短。纤维的重复拉伸疲劳图（b）定
伸长疲劳曲线：纤维每次被拉伸到一设定伸长率时停顿一定时间，然后卸负荷。织机上经纱所受的拉伸接近这一形式。（a）定负荷疲劳曲线：是
采用纤维被拉伸到一设定负荷时，保持纤维伸长值一段时使纤维产生应力松弛，然后卸去负荷，再停顿一定时间后，进行第二次拉伸，依次重复。
疲劳试验方法纤维疲劳破坏的影响因素（1）、纤维的结构与性能纤维的拉伸断裂功大，弹性回复性能好，塑性变形不易积累，疲劳寿命
↑；纤维内部结构的缺陷、表面裂痕、裂缝等是材料受力时的应力集中源→材料疲劳破坏加速；纤维材料的正切内耗，材料易发热，产生热
老化，影响其疲劳寿命，如轮胎帘子线、运输带等。（2）、作用方式：负荷大小、作用时间，恢复时间，频率等在反复循环负荷过程中
，如果：加荷的值较小或循环伸长率较小；加负荷停顿时间较短；卸负荷后停顿时间较长；纤维材料都不易产生不可回复的塑性变形，累积
的功耗小，→纤维材料的耐久度↑。疲劳曲线疲劳破坏次数与最大应力或应力幅值间的关系为疲劳曲线。疲劳极限：当最
大应力低于某一临界应力时，材料不会发生破坏，此临界应力称为疲劳极限纤维的力学性质纤维的拉伸性质拉伸性能指标拉伸曲线拉伸断
裂机理及其影响因素拉伸性质的测量纤维力学性能的时间依赖性应力松弛与蠕变纤维的弹性纤维的疲劳纤维的弯曲、扭转与压缩拉伸
应力?=F/A0（A0为材料的起始截面积）拉伸应变（相对伸长率）e=（l-l0）/l0=Dl/
l0简单拉伸示意图A0l0lDlAFF材料在拉伸作用下产生的形变称为拉伸应变，也称相对伸长率（
e）。（i）简单拉伸（drawing)：（ii）简单剪切(shearing)材料受到与截面平行、大小相等、方向相反，
但不在一条直线上的两个外力作用，使材料发生偏斜。其偏斜角的正切值定义为剪切应变（?）。A0FF?简单剪切示意图剪切应
变?=tg?剪切应力?s=F/A0（iii）均匀压缩（pressurizing)材料受到均匀压力压缩时发生
的体积形变称压缩应变（?V）。A0材料经压缩以后，体积由V0缩小为V，则压缩应变：?V=
（V0-V）/V0=DV/V0材料受力方式除以上三种基本类型外，还有弯曲和扭转。（iv）弯曲（bending)
对材料施加一弯曲力矩，使材料发生弯曲。主要有两种形式：F一点弯曲（1-pointbending）F三点弯曲（3-
pointbending）（v）扭转（torsion）：对材料施加扭转力矩。FF纤维的弯曲纤维的弯曲刚度RB(cN
·cm2)为:RB=EIE为纤维的弹性模量(cN/cm2)；I为纤维的断面惯性矩(cm4)半径为r的圆形截面断面惯性
矩:I0=πr4/4纤维的横截面形状一般都不是正圆形,其断面惯性矩If(cm4)为：r为纤维截面按等面积折换成正圆形时的
等效半径(cm)；?f为截面形状系数纤维的实际弯曲刚度为：破坏形式：弯断，实质是弯曲外缘的拉断或内缘的挤裂。
中性面以上受拉伸，中性面以下受压缩。曲率半径r0愈小，各层变形差异也愈大。纤维弯曲刚度小，对应的织物柔软贴身，但易起球。纤
维弯曲时的变形与破坏第五章纤维的力学性质 mechanicalproperty纤维的力学性质纤维的拉伸性质拉伸
性能指标拉伸曲线拉伸断裂机理及其影响因素拉伸性质的测量纤维力学性能的时间依赖性应力松弛与蠕变纤维的弹性纤维的疲劳纤
维的弯曲、扭转与压缩纺织纤维的拉伸曲线（load-elongationcurve）强伸性能指标：强伸性能是
指纤维断裂时的强力或相对强度和伸长(率)或应变。1、断裂强力Pb纤维能承受的最大拉伸外力，或单根纤维受外力拉伸到断裂时所需要
的力，单位：N，cN，gf(1N=100cN)2、断裂强度Pt或Pd简称比强度或比应力，指单位线密度纤维所能
承受的最大拉伸力，单位为N/tex，常用cN/dtex（或cN/d）3、断裂应力sb指纤维单位截面积上纤维所能承受的最大拉
力，标准单位为N/m2(即帕)，常用MPa(N/mm2)4、断裂长度Lb纤维本身重力等于其断裂强力时的纤维长度，单位为km
5、断裂伸长率（断裂应变ε）纤维拉伸至断裂时的伸长率（或应变）表示纤维承受最大负荷时的伸长变形能力纤维相对强度指标间的关系
纤维相对强度指标间的关系Lp－－纤维的断裂长度（km）；P－－纤维的强力（克力）；σ－－断裂应力（kgf/mm2）；
Nm――纤维的公制支数；Ptex－－特数制断裂强度（gf/tex）；Pden－－旦数制断裂强度（gf/d）；γ－－纤维的
密度（g/cm3）。初始模量（initialmodulus）定义：纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与应变的比值，即?
-?曲线在起始段的斜率。初始模量的大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程度，即纤维的刚性。纤维的
初始模量越大，其抵抗变形能力就越好，刚性越大，其制品就比较挺括；反之，初始模量小，制品比较柔软。屈服点（yieldpoint
）定义：在纤维拉伸曲线上伸长变形突然变得较容易时的转折点Y。纤维在屈服以前产生的变形主要是大分子本身的键长、键角的伸长和分子链
间次价键的剪切，基本上是可恢复的急弹性变形；超过屈服点后产生的变形，有一部分是大分子之间相对滑移造成的，是不可恢复的塑性变形
屈服点高（屈服应力和屈服伸长率高）的纤维，不易产生塑性变形，拉伸回弹性越好，其制品的尺寸稳定性就越好。屈服点的求法
曼列狄斯法、考泼伦法、角平分线法、导数法屈服点的确定方法考泼伦法曼列狄斯法断裂功指标（1）断裂功W（
cN·mm）：指拉伸纤维至断裂时外力所作的功，是纤维材料抵抗外力破坏所具有的能量。断裂功的大小与试样粗细和长度有关
dlPaLa（2）断裂比功（specificworkofrupture）①拉断单位体积纤维所需作的功，单位
为N/mm2，即折合成同样截面积，同样试样长度时的断裂功。②重量断裂比功，N/tex，是指拉断单位线密度与单位长度纤维材料
所需做的功。断裂功是强力和伸长的综合指标，它可以有效地评定纤维材料的坚牢度和耐用性能。断裂功或断裂比功大的纤维
表示纤维在断裂时所需吸收的能量大，即纤维的韧性好，耐疲劳性能好，能承受较大的冲击，纤维制品的耐磨性也较高。
韧性：断裂伸长和断裂比功高（3）功系数η纤维的断裂功(W)与断裂强力(Pb)和断裂伸长的乘积之比各种纤维的功系数在0.4
6～0.65之间可根据断裂强力和断裂伸长计算材料的断裂功。纤维的力学性质纤维的拉伸性质拉伸性能指标常见纤维拉伸曲线
拉伸断裂机理及其影响因素拉伸性质的测量纤维力学性能的时间依赖性应力松弛与蠕变纤维的弹性纤维的疲劳纤维的弯曲、扭转与压缩
麻棉涤纶锦纶蚕丝腈纶粘胶醋纤羊毛麻：硬而脆涤纶：硬而韧锦纶：软、强、韧，断裂比功大，所以耐疲劳性和
耐磨性优良蚕丝：强而韧粘胶：软而弱羊毛：韧性好纤维性质术语：软和硬：区分模量的大小弱和强：指断裂强度的大小韧
：指断裂长度和断裂比功高脆：无屈服现象产业用纤维的应力-应变曲线拉伸曲
线可分为三类：强力高，伸长率很小的拉伸曲线棉、麻等纤维素纤维拉伸曲线近似直线，斜率较大；强力不高，伸长率很大的拉伸曲线
羊毛、醋酯纤维等；表现为模量较小，屈服点低和强力不高；介于上述之间的拉伸曲线涤纶、锦纶、蚕丝等纤维。纤维的力学性质纤维
的拉伸性质拉伸性能指标拉伸曲线拉伸断裂机理及其影响因素拉伸性质的测量纤维力学性能的时间依赖性应力松弛与蠕变纤维的弹性
纤维的疲劳纤维的弯曲、扭转与压缩纤维的拉伸破坏机理虎克区OA：无定形区，弯曲的大分子伸直，大分子链键长和键角增大；
变形小易恢复，拉伸曲线接近直线，基本符合虎克定律；屈服区AB：无定形区大分子克服分子链
间次价键力进一步伸直和取向，一些大分子会被拉断或从不规则晶区中抽拔出来；次价键断裂使大分子间产生相对滑移；
变形显著且不易恢复，模量相应逐渐变小；强化区BC：错位滑移的大分子基本伸直平行，互相靠拢，使大分子间
的横向结合力有所增加，形成新的次价键，产生的变形主要又是分子链的键长、键角的改变和次价键的破坏
。模量再次提高，直至达到纤维大分子主链和大多次价键的断裂，致使纤维解体。A：屈服点
B：强化点C：断裂点纤维的断裂：1、非结晶区中大分子从结晶区抽拔出来或被拉裂。2、结晶区大分子结合力被破坏，大分子产生相对
滑移，结晶区逐步松散。纤维的伸长：1、大分子的伸直、伸长（键长键角的增大，取向度的提高）2、大分子之间的相互
滑移。纤维拉伸破坏形态伸长较小的弹性纤维如玻璃纤维，表现为经典的脆断模式，断裂面光滑。裂缝A，光滑断面A→B，粗糙断
裂面B→C粘弹性纤维如锦纶和涤纶，在拉伸过程中除断裂扩展外，开始时先形成一“V”字型缺口（A），并扩展（A→B），最后断裂（B
→C）。影响纤维拉伸性能的因素纤维内部结构－内因相对分子质量（或聚合度）随着聚合度增加，大分子链间的次价键数目增
多，剪切阻力增加，大分子链间不易滑移，大部分分子链断裂，所以纤维断裂强度提高。分子链的取向（取向度）取向度高，分子链张
力在纤维轴向的有效分力大，纤维强度也越高结晶度纤维的结晶度愈高，纤维的断裂强度、屈服应力和初始模量表现得较高，但其伸
长率低，脆性可能增加。分子链的刚柔性和极性基团的数量交联聚丙烯纤维结晶度对拉伸性能的影响不同取向度纤维的应力应变曲线
影响纤维拉伸性能的因素测试条件－外因温、湿度隔距或试样长度（弱环定律）试样根数根数越多，强力越低（断裂不同时性）拉伸
速度速度快，时间短，强力大拉伸方式温度对涤纶拉伸性能的影响回潮率一定，温度↑，纤维大分子热运动↑，大分子柔曲性↑，分子
间结合力(次价键力)↓→纤维断裂强度↓，断裂伸长率↑，初始模量↓温度越高，纤维强力越低，伸长越长；温度相对湿度对富强纤维和棉
的影响相对湿度对细羊毛拉伸性能的影响空气相对湿度或纤维回潮率越大，大分子之间结合力越弱，分子链间越松散，易滑移
。所以在一般情况下，纤维的回潮率高，则纤维的断裂强度降低。断裂伸长率增大，初始模量降低。但是棉、麻等天然纤维素纤维是例外，因为它们的聚合度高，分子链极长，当回潮率提高后，大分子链之间的氢键削弱，增强了基原纤或大分子链之间的滑移能力，调整了原来基原纤或大分子链间的张力不均匀性，大大降低或缓和了分子链间断裂的不同时性，使纤维强度提高。湿度越大，纤维强力越低（棉麻除外）湿度试样长度弱环定律(weak-linktheory)纤维长度方向上各处截面的面积和结构不均匀，因而同一根纤维上的截面的强度不完全相同，断裂总是发生在纤维最弱处。当试样长度长时，最弱的弱环被测到的机会就多，则平均强力偏低。这一概念称为～。试样越长，弱环出现的概率越大，测得的断裂强度越低。试样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。原因：束纤维中各根纤维的断裂伸长率不均匀，甚至状态不相同，导致各根纤维不同时断裂的结果。P为束纤维强力机测得的束纤维平均断裂强力(cN)；f为单纤维强力机测得的单纤维平均断裂强力(cN)；n为束纤维中的单纤维根数；NB和Nf分别为束纤维和单纤维的线密度；k为修正系数。 |
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