纺织材料学课件第十章-纺织材料的力学性质.ppt
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《纺织材料学课件第十章-纺织材料的力学性质.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《纺织材料学课件第十章-纺织材料的力学性质.ppt(63页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、纺织材料学课件第十章 纺织材料的力学性质2本章主要内容本章主要内容第一节第一节 纺织材料的拉伸性质纺织材料的拉伸性质第二节第二节 表面摩擦性质表面摩擦性质第三节第三节 拉伸疲劳拉伸疲劳3第一节第一节 纺织材料的拉伸性质纺织材料的拉伸性质一、拉伸性能的基本指标一、拉伸性能的基本指标 P51P51(一)拉伸断裂(一)拉伸断裂强力强力 P Pb b l定义:将纤维或纱线拉伸至断裂时所需的力,定义:将纤维或纱线拉伸至断裂时所需的力,又称绝对强力、断裂强力。又称绝对强力、断裂强力。l单位:牛顿(单位:牛顿(N N)、厘牛()、厘牛(cNcN)、克力()、克力(gfgf) 对不同粗细的纤维或纱线,没有可比
2、性。对不同粗细的纤维或纱线,没有可比性。 4(二)相对强度(二)相对强度 将强力折合成规定粗细时的力,用以比较不将强力折合成规定粗细时的力,用以比较不同粗细的纤维或纱线拉伸断裂性质的指标。因折同粗细的纤维或纱线拉伸断裂性质的指标。因折合的细度标准不同,故相对强度指标有多种:合的细度标准不同,故相对强度指标有多种: 1.1.断裂应力断裂应力纤维或纱线单位截面上能承受的最大拉力。纤维或纱线单位截面上能承受的最大拉力。 = =Pb / S 标准单位标准单位N/mN/m2 2( (帕帕) ),常用,常用N/mmN/mm2 2( (兆帕,兆帕,M MPaPa) ) 。 因纤维或纱线的截面积难以测量,生产
3、上应用因纤维或纱线的截面积难以测量,生产上应用较少,多应用于理论研究中。较少,多应用于理论研究中。 5 52.2.比强度比强度P P0 0(相对强度)(相对强度) 纤维或纱线纤维或纱线1tex1tex粗细时能承受的最大拉伸力。粗细时能承受的最大拉伸力。texbNPp/0单位为单位为N/texN/tex,常用,常用cN/dtexcN/dtex63.3.断裂长度断裂长度L 纤维或纱线的自身重量与其断裂强力相等纤维或纱线的自身重量与其断裂强力相等时所具有的长度。时所具有的长度。 式中:式中:L断裂长度(断裂长度(Km);); P0断裂比强度(断裂比强度(cN/dtex);); g g重力加速度。重力
4、加速度。错误公式45-2P52 g1000PL7各指标间的换算关系见表各指标间的换算关系见表2-112-11:333310910910910gpgpLppppdentexpdentexdentex 式中单位:式中单位: N/mm2; g/cm3; Lpkm;8(三)断裂伸长率(三)断裂伸长率( (应变率,或应变应变率,或应变) )a 材料拉伸时一般要伸长,纤维或纱线拉伸到断裂材料拉伸时一般要伸长,纤维或纱线拉伸到断裂时的伸长率,叫断裂伸长率时的伸长率,叫断裂伸长率a。 式中:式中:L0试样原长;试样原长; La试样拉断时的长度。试样拉断时的长度。%100000LLLLlaa9 9(四)拉伸变形
5、曲线和有关指标(四)拉伸变形曲线和有关指标1. 拉伸变形曲线拉伸变形曲线(1)负荷)负荷伸长曲线伸长曲线(P l ): 负荷为纵坐标,伸长为横坐标。负荷为纵坐标,伸长为横坐标。 对不同粗细和不同试样长度的材料没有可比对不同粗细和不同试样长度的材料没有可比性。性。 1010(2 2)应力)应力- -应变曲线应变曲线( ( - - ) ) 相对负荷(应力、比强度等)相对负荷(应力、比强度等)为纵坐标,为纵坐标,伸长伸长率为率为横坐标。横坐标。 1111l断裂应力断裂应力a a :断裂点断裂点a a对应的拉伸应力。对应的拉伸应力。l断裂伸长率断裂伸长率a a:断裂时的伸长率。:断裂时的伸长率。 拉伸
6、应力伸长率曲线拉伸应力伸长率曲线12 不同的材料拉伸曲线形状不同,如图。分三类:不同的材料拉伸曲线形状不同,如图。分三类:高强低伸型高强低伸型:如麻、棉:如麻、棉高强高伸型高强高伸型:如锦纶、涤纶:如锦纶、涤纶低强高伸型低强高伸型:如羊毛:如羊毛拉伸应力伸长率曲线拉伸应力伸长率曲线13 2. 有关指标有关指标(1 1)初始模量)初始模量 应力应力- -应变曲线上初始一段直应变曲线上初始一段直线部分的应力应变比值。(线部分的应力应变比值。(简便简便求法:应变求法:应变1 1处应力的处应力的100100倍)倍) / tgE物理意义:表示材料在小负荷下变形的难易程度,物理意义:表示材料在小负荷下变形
7、的难易程度,即材料的刚性。即材料的刚性。E小,材料柔软,如羊毛、粘胶等;小,材料柔软,如羊毛、粘胶等;涤纶的涤纶的E高,故织物挺括;高,故织物挺括;E的大小与分子结构及聚的大小与分子结构及聚集状态有关。集状态有关。1414(2) 屈服应力和应变屈服应力和应变 屈服点:屈服点:拉伸曲线图上斜率由较大转向较小时拉伸曲线图上斜率由较大转向较小时的转折点。屈服点所对应的应力和伸长率为屈服应的转折点。屈服点所对应的应力和伸长率为屈服应力和屈服应变力和屈服应变( (伸长率伸长率) )。 意义:意义:屈服点以前的变形是弹性变形,屈服点以前的变形是弹性变形,屈服点屈服点以后的变形既有弹性变形也有塑性变形。以后
8、的变形既有弹性变形也有塑性变形。屈服点高屈服点高(屈服应力和屈服伸长率大),(屈服应力和屈服伸长率大),不易产生塑性变形,织物弹不易产生塑性变形,织物弹性好、尺寸稳定。性好、尺寸稳定。1515屈服点屈服点Y Y的求法:的求法: 纺织材料屈服点不明显,而是一区域,常用纺织材料屈服点不明显,而是一区域,常用作图法求屈服点。作图法求屈服点。l角平分线法,图角平分线法,图(a)(a);l/X/X轴法,图轴法,图(a) (a) ;l/OA/OA法,切点为法,切点为Y Y点点,图图(b) (b) 。A1616(3) (3) 断裂功和断裂比功断裂功和断裂比功 a. a.断裂功断裂功 拉伸纤维或纱线至断裂时外
9、力所作的功,是材拉伸纤维或纱线至断裂时外力所作的功,是材料抵抗外力破坏所具有的能量,单位料抵抗外力破坏所具有的能量,单位cNmm。 意义:断裂功是强力和伸长的综合指标,它可意义:断裂功是强力和伸长的综合指标,它可以有效地评定材料的坚牢度和耐用性能。大,韧以有效地评定材料的坚牢度和耐用性能。大,韧性好、耐磨损、坚牢度好。性好、耐磨损、坚牢度好。1717b.b.功系数(充满系数)功系数(充满系数) 断裂功断裂功/(强力强力断裂伸长)。断裂伸长)。c.c.断裂比功断裂比功 拉断单位体积(折合成同样截面积,同样试拉断单位体积(折合成同样截面积,同样试样长度)的纤维或纱线所需作的功,单位样长度)的纤维或
10、纱线所需作的功,单位N/mm2 。1818 二、纺织材料的拉伸断裂机理及影响因素(一)纤维拉伸断裂机理及影响因素(一)纤维拉伸断裂机理及影响因素1.断裂机理断裂机理l 受力开始,非结晶区内最短的大分子链伸直;受力开始,非结晶区内最短的大分子链伸直;l 继续拉伸,受拉大分子的键长、键角增加,部分继续拉伸,受拉大分子的键长、键角增加,部分最伸展的大分子从结晶区抽拔出,个别被拉断,结最伸展的大分子从结晶区抽拔出,个别被拉断,结晶区间的距离增大,非结晶区中大分子的平行度提晶区间的距离增大,非结晶区中大分子的平行度提高;高;1919l继续进行,分子间的横向联系破坏,大批分子继续进行,分子间的横向联系破坏
11、,大批分子抽拔,伸长迅速增大;抽拔,伸长迅速增大;l继续拉伸,大分子基本沿纤维轴向排列,结晶继续拉伸,大分子基本沿纤维轴向排列,结晶区松散,分子间结合力可能又会增加;区松散,分子间结合力可能又会增加;l再继续拉伸,结晶区更松散,部分大分子被拉再继续拉伸,结晶区更松散,部分大分子被拉断或抽拔,最后在整根纤维最薄弱的截面上断断或抽拔,最后在整根纤维最薄弱的截面上断开。开。2020 综上:综上: 纤维的断裂:大分子的断裂和大分子间结合纤维的断裂:大分子的断裂和大分子间结合力的破坏而引起;力的破坏而引起; 纤维的伸长:大分子的伸直、伸长、取向度纤维的伸长:大分子的伸直、伸长、取向度的改善以及大分子的滑
12、移等引起。的改善以及大分子的滑移等引起。212.2.影响纤维强伸性的因素影响纤维强伸性的因素(1) 纤维的内部结构纤维的内部结构 聚合度聚合度n:随随n而而 (大分子不易抽拔出,且横(大分子不易抽拔出,且横向结合力更大),但增加到一定值再继续向结合力更大),但增加到一定值再继续,强度,强度不再不再 。 取向度:取向度:取向度增大取向度增大(受力的大分子数增多)强(受力的大分子数增多)强度度增加增加,但大分子滑移量减少使得,但大分子滑移量减少使得断裂伸长率降断裂伸长率降低低。如麻的取向度大,强度高。如麻的取向度大,强度高。 结晶度:结晶度:结晶度愈高结晶度愈高(缝隙孔洞少,分子结合力(缝隙孔洞少
13、,分子结合力大),大),断裂强度、屈服应力和初始模量较高,伸断裂强度、屈服应力和初始模量较高,伸长小,脆性大。长小,脆性大。22聚合度聚合度23取向度lFlash文件粘胶拉伸图_.exe取向度取向度24结晶度结晶度聚丙烯纤维聚丙烯纤维 比容 (cm3/g) 初始模量 (N/cm2) 屈服应力 (N/cm2) 结晶度 (%) 25(2)大气的温湿度)大气的温湿度 空气的温湿度高,则纤维的温湿度高。空气的温湿度高,则纤维的温湿度高。温度温度 温度高,强力减小,伸长率增加。温度高,强力减小,伸长率增加。 温度升高,大分子热运动能高,柔曲性提高,温度升高,大分子热运动能高,柔曲性提高,分子间结合力削弱
14、,因此强力减小。分子间结合力削弱,因此强力减小。湿度湿度 纤维回潮率大,一般纤维强力减小,伸长增大。纤维回潮率大,一般纤维强力减小,伸长增大。 棉、麻例外棉、麻例外,因其聚合度高,分子链长,回潮,因其聚合度高,分子链长,回潮率提高后,分子间的氢键减弱,增强了大分子间率提高后,分子间的氢键减弱,增强了大分子间的滑移能力,拉伸时使同时受力的大分子数增加,的滑移能力,拉伸时使同时受力的大分子数增加,因此纤维的强力增加。因此纤维的强力增加。26湿度的影响湿度的影响温度的影响温度的影响27(3 3)试验条件)试验条件试样长度试样长度 指夹头之间的长度,试样长度长测得的强度指夹头之间的长度,试样长度长测得
15、的强度较低(弱环定理)。较低(弱环定理)。弱环定理:弱环定理: 沿纤维长度方向,强度是不均一的,纤维总是沿纤维长度方向,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,则平均强力下降。概率越大,越容易发生断裂,则平均强力下降。试样根数试样根数 试样根数增加,束纤维强度折算成单纤维强度试样根数增加,束纤维强度折算成单纤维强度下降。(断裂的不同时性、有的纤维未被夹持)下降。(断裂的不同时性、有的纤维未被夹持)28拉伸速度拉伸速度 拉伸速度大,测得强力较大而伸长小。拉伸速度大,测得强力较大而伸长小。 拉伸速度快时,
16、大分子还未来得及滑脱,承受拉伸速度快时,大分子还未来得及滑脱,承受拉力的根数多,所以强力高。拉力的根数多,所以强力高。2929(二)纱线的断裂机理及影响因素(二)纱线的断裂机理及影响因素1.1.纱线断裂机理纱线断裂机理(1 1)传统环锭纱传统环锭纱 外层纤维螺旋倾角大,纤维伸长大,张力大;外层纤维螺旋倾角大,纤维伸长大,张力大;内层纤维张力小;中心纤维皱曲状态;故拉伸时受内层纤维张力小;中心纤维皱曲状态;故拉伸时受力不匀,外层纤维受力大,先断裂。力不匀,外层纤维受力大,先断裂。 拉力由更少的纤维承担,且外层对内层的压力拉力由更少的纤维承担,且外层对内层的压力解除,内层纤维很快解除,内层纤维很快
17、滑脱滑脱或或被拉断被拉断。 纱线拉伸断裂时,纤维的纱线拉伸断裂时,纤维的断裂与滑移断裂与滑移并存。并存。3030纤维断裂和滑脱的判别纤维断裂和滑脱的判别 取决于断裂截面两端周围的纤维对该纤维的摩取决于断裂截面两端周围的纤维对该纤维的摩擦力(擦力(F1,F2)。)。P为纤维的断裂强力。为纤维的断裂强力。 F1P 且且F2P,纤维断裂;,纤维断裂; F1P 或或F2P,纤维滑脱;,纤维滑脱; F1和和F2与纤维伸出断裂截面的长度有关,开始与纤维伸出断裂截面的长度有关,开始被抽拔出的长度被抽拔出的长度Lc,称为称为“滑脱长度滑脱长度” 。 纤维伸出断裂截面一端的长度小于纤维伸出断裂截面一端的长度小于
18、Lc时,纤维时,纤维滑脱。当纤维的长度小于滑脱。当纤维的长度小于2 Lc时,纱线拉伸断裂时时,纱线拉伸断裂时纤维纤维必定滑脱必定滑脱。3131断口形式断口形式l齐口式齐口式 纤维以断裂为主,如捻度很高的短纤纱。纤维以断裂为主,如捻度很高的短纤纱。l毛笔头式毛笔头式 纤维以滑脱为主,如捻度很低的短纤纱和纤维以滑脱为主,如捻度很低的短纤纱和无捻长丝纱。无捻长丝纱。 3232(2)混纺短纤纱)混纺短纤纱 拉伸过程还受其它因素的影响。拉伸过程还受其它因素的影响。 当两种纤维断裂当两种纤维断裂伸长率接近伸长率接近时,随强度大时,随强度大的纤维含量的纤维含量,混纺纱的强度,混纺纱的强度。图。图a。 当两种
19、纤维强度差异不大而当两种纤维强度差异不大而断裂伸长率差断裂伸长率差异大异大时,伸长能力小的纤维先断,伸长能力大的时,伸长能力小的纤维先断,伸长能力大的纤维后断。纤维后断。曲线下凹曲线下凹,图,图b b。 锦/棉 锦/毛 涤/棉 涤/毛 涤纶含量 锦纶含量 (a) 锦/棉 锦/毛 涤/棉 涤/毛 涤纶含量 锦纶含量 (b)3333(3)长丝纱)长丝纱 有捻长丝纱,外层纤维比较伸直和紧张,受有捻长丝纱,外层纤维比较伸直和紧张,受拉时先断裂,内层纤维后断裂。拉时先断裂,内层纤维后断裂。(4)膨体纱)膨体纱 部分纤维承担外力,其它纤维松弛,不同时部分纤维承担外力,其它纤维松弛,不同时断裂导致膨体纱的强
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 纺织 材料 课件 第十 力学 性质
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内