纱线蠕变性能研究
氨纶包芯纱蠕变性能测试与分析
文献标识码 ： Ａ ’ 中图 分 类 号 ：Ｓ０ ． Ｔ １ １９ ２
Ｔｅ ｔｎｇ ａ ａｙ ｉ ｆｔ ｒ ｅ ｈａ ｉ ｒ ｏ ｐ ｎ ｘ ｃ ｒ －ｐ ａ ｎ ｓｉ ｎｄ ａ ｌｓｓｏ ｈｅｃ ｅ ｐ ｂｅ ｖｏ ｆｓ ａ ｄｅ ｏ ｅｓ ｕｎ ｙ ｒ ｎ
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织物拉伸蠕变试验
织物拉伸蠕变试验织物拉伸蠕变试验是一种常用的测试方法，用于评估织物在长时间受力下的变形性能。
在工程领域中，织物的拉伸蠕变性能对于材料的可靠性和使用寿命具有重要的影响。
本文将对织物拉伸蠕变试验的原理、方法和应用进行详细介绍。
织物拉伸蠕变试验的原理是通过施加恒定的拉伸力，观察织物在一定时间内的变形情况。
织物的拉伸蠕变性能通常用蠕变率来表示，即单位时间内的变形量。
蠕变率越大，说明织物的变形性能越差。
织物的拉伸蠕变性能与材料的结构、纤维类型、纺织工艺等因素密切相关。
织物拉伸蠕变试验一般需要使用拉伸试验机和相应的夹具。
首先，将织物样品制备成一定的尺寸和形状，然后将样品夹在拉伸试验机上。
通过控制试验机施加的拉伸力和时间，可以模拟织物在长时间受力下的变形过程。
试验过程中，需要记录样品的变形情况，并计算蠕变率。
织物拉伸蠕变试验的结果可以用来评估织物的稳定性和可靠性。
在实际应用中，织物常常需要承受长时间的拉伸力，比如衣物、家具、汽车座椅等。
如果织物的拉伸蠕变性能不好，就会导致织物松弛、变形甚至破损，从而影响产品的使用寿命和质量。
织物拉伸蠕变试验在纺织工艺研究、新材料开发和产品质量控制等方面具有重要的应用价值。
通过对不同纤维材料、不同织物结构和不同纺织工艺的拉伸蠕变性能进行比较分析，可以帮助设计师选择合适的材料和工艺，以提高产品的性能和品质。
织物拉伸蠕变试验还可以用于评估织物在不同环境条件下的变形性能。
例如，湿热环境下织物的蠕变性能往往会更差，因为湿度和温度的变化会影响织物纤维的结构和性能。
通过模拟实际使用环境，可以更好地了解织物的变形行为，从而优化产品设计和制造过程。
织物拉伸蠕变试验是一种重要的测试方法，可以评估织物在长时间受力下的变形性能。
通过对织物的拉伸蠕变性能进行研究和分析，可以优化材料选择、工艺设计和产品质量控制，提高织物的使用寿命和性能。
这对于纺织行业的发展和产品的创新具有重要意义。
纺织材料非线性蠕变特性的研究_崔世忠
第10卷第3期 郑州纺织工学院学报 Vol.10 No.3 1999年9月 JOURNAL OF ZHENGZHOU TEXTILE INSTITUTE Sept.,1999 文章编号:1007-4945(1999)03-0001-05纺织材料非线性蠕变特性的研究崔世忠1,李克兢2,王善元3(1.郑州纺织工学院纺织系;2.郑州纺织工学院服装系,河南郑州 450007;3.中国纺织大学,上海 200051)摘要: 通过单向蠕变及恢复试验对纺织材料的蠕变特性进行了研究,在以往研究的基础上,给出了用以描述蠕变特征的非线性蠕变方程,首次提出了把蠕变—恢复过程分为急弹性、急塑性、粘弹性及粘塑性变形四项内容,通过理论分析得到了求蠕变方程各参数的方法和步骤,并选定机织物和非织造织物进行了验证。
关 键 词: 纺织材料;蠕变特性;非线性方程中图分类号: TS102 文献标识码:A材料在一定拉伸外力作用下,应变随时间而变化的现象,叫做蠕变。
纺织材料属于高分子材料,蠕变现象明显。
在纺织材料用作服装及装饰品时,蠕变现象并不具有特别重要的意义。
近些年,纺织材料在建筑、岩土工程、复合材料等方面的应用迅猛增加。
在这些应用中,纺织材料长期受力时的性能非常重要,这就要求对纺织材料的蠕变性能进行更加深入的研究。
由于织物在这些方面的应用更普遍,而其蠕变特性更复杂,且对其蠕变特性的研究少于对纤维和纱线的研究,所以本文以织物的蠕变特性为研究对象。
1 非线性蠕变方程的提出国内外学者对纺织材料蠕变特性的研究[1～4]主要内容可分为:对影响蠕变特性因素的研究;表示纺织材料蠕变时应力—应变—时间关系经验公式的研究;纺织材料蠕变理论模型的研究等三方面。
虽然这些研究对纺织材料的蠕变特性进行了有价值的探讨,但都不能对织物蠕变特性进行非常准确的描述。
经过对各种织物蠕变及恢复特征的分析,我们总结出织物的蠕变和恢复过程有如下四个典型的特征:(1)加载瞬间发生的变形与应力并不呈线性正比关系;(2)载荷去掉瞬间的形变小于加载瞬间的伸长形变,且与载荷也不呈线性正比关系;(3)大多数情况下,形变恢复的速度比蠕变时的速度低,且总有不可恢复的形变存在;(4)蠕变和恢复速度与应力不成正比。
纤维和纱线的机械性能
第七章纤维和纱线的机械性能思考题及难点：1.纤维、纱线拉伸断裂指标及断裂机理2.蠕变、松弛3.摩擦与抱合第一节纤维和纱线的拉伸性能 (1)一、拉伸性能基本指标 (1)二、纤维拉伸断裂机理 (2)三、纱线的拉伸断裂机理 (3)第二节纤维和纱线的蠕变、松弛和疲劳 (3)一、蠕变松弛概念 (3)二、疲劳 (4)第三节纤维与纱线的摩擦与抱合 (4)第一节纤维和纱线的拉伸性能一、拉伸性能基本指标（一）断裂强力：将纤维或纱线拉伸至断裂时所需的力P（N 、cN、gf）（二）相对强度：单位细度纤维所具有的强力1.断裂应力：单位截面积纤维所具有的强力σσ=P/S （N/mm2gf／mm2kgf/mm2）2.比强度：每特或每旦纤维所具有的强力P tex =P/N tex （cN/tex）；P den =P/N tex （cN/den）3.断裂长度：当纤维的自重等于其断裂强度时的长度L p (km)L p =Ｐ(gf)/N tex (km) L p =ＰN m /1000换算：1)P tex ---P den , P tex =9P den2)L p --- P tex , Lp= P tex =P/N tex (km)3)σ---L p , σ= L p γ （kgf/mm2）式中：γ为纤维的密度4.品质指标：D tex =［Q/N tex ］×1000Ｑ：绞纱的绝对强度5.断裂伸长率：ε a =［(L a -L 0 )/L 0 ］×100(%)式中：L 0是试样长度，L a 是试样拉断长度（三）拉伸曲线及指标（flash动画）点击进入浏览动态拉伸图动画1.断裂应力（σ a ）：断裂点对应的拉伸应力为断裂应力2.断裂伸长率（ε a ）：纤维和纱线拉伸到断裂时的伸长率3.初始模量（E=tgα=σ/ε）：指纤维材料负荷－伸长曲线上初始一段直线部分的应力应变比值物理意义：反映了材料在受拉伸力很小时抵抗变形的能力4.屈服点：材料由弹性变形向塑性变形的转折点5.断裂功：纤维或纱线拉伸至断裂时外力对它所做的功6.断裂比功：单位体积的纤维或纱线所具有的断裂功纤维拉伸断裂示意图二、纤维拉伸断裂机理（一）纤维的拉伸断裂机理拉伸初期大分子键长、键角增大，部分大分子链或基原纤从结晶区中逐步抽拔出来。
羊绒纱线的纺纱力学性能研究
羊绒纱线的纺纱力学性能研究概述：本文旨在探讨羊绒纱线的纺纱力学性能，通过研究纺纱过程中的拉力、扭转角、纤维长度等因素对羊绒纱线机械性能的影响，进一步了解羊绒纱线的物理特性和应用潜力。
通过对羊绒纱线的纺纱力学性能的深入研究，有助于优化纺纱工艺，提高产品质量。
1. 引言羊绒是高档纺织原料，具有温暖、柔软、吸湿性能优异的特点，广泛应用于服装、家居纺织品等领域。
纱线作为纺织品的基础材料，其机械性能对最终产品的质量和性能起着决定性作用。
因此，研究羊绒纱线的纺纱力学性能对于提高产品质量具有重要意义。
2. 纺纱力学性能的测量方法为了探究羊绒纱线的纺纱力学性能，需要选择合适的测量方法。
常用的测量方法包括纺纱力学性能分析仪、纺纱张力计、纤维长度仪等。
这些仪器可以测量纱线的拉力、扭转角、纤维长度等参数，为研究提供基础数据。
3. 羊绒纱线的拉力特性拉力是衡量纱线抗拉能力的重要指标之一。
通过测量羊绒纱线在纺纱过程中的拉力变化，可以研究纱线的拉伸性能和纤维间的相互作用。
实验结果表明，羊绒纱线的拉力随着纱线粗细的增加而增加，但拉力与纱线粗细之间的关系并不是简单的线性关系。
4. 羊绒纱线的扭转角特性扭转角是纱线纤维与自身扭转的角度，是影响纱线结构和密度的重要因素。
研究表明，羊绒纱线的扭转角与纤维摩擦力和纺纱张力密切相关。
适当调节纺纱过程中的扭转角可以改变纱线的机械性能，如柔软度、透气性和抗拉强度等。
5. 羊绒纱线的纤维长度特性纤维长度是指纤维的平均长度，影响纱线的柔软性、强度和均匀性。
羊绒纱线的纤维长度通常处于较长范围，这使得纱线的机械性能优异。
然而，纤维长度的分布对于纱线的品质和均匀性也十分重要。
纸浆纤维长度仪等仪器可以用来测量羊绒纱线的纤维长度分布情况。
6. 纺纱工艺对羊绒纱线性能的影响纺纱工艺参数的合理选择对羊绒纱线的性能具有重要影响。
纺纱工艺包括纺纱张力、喂料速度、纺纱力学等。
合理的纺纱工艺可以提高纱线的强度、柔软性、透气性等性能，并最大限度地减少纱线断裂和缺陷。
纱线的性能检测—纱线的力学性质
纱线的疲劳
1
纱线的蠕变
蠕变
定义：给材料一恒定外力（超过屈曲应 力），随着时间的延长，材料变形不断变 化的现象。（如图）
形成原因：随外力作用时间延长，大分 子沿外力方向伸展排列或产生相对滑移而 使伸长增加。
2
应力松弛
应力松弛
定义：给材料一定的伸长，随着 时间的延长，所需内应力逐渐下降 的现象。
1.1 断裂强力
定义：纱线能够承受的最大拉伸外力。 单位：牛顿（N）；厘牛（cN)；克力（gf) 对不同粗细的纱线，强力没有可比性。
1.2 断裂强度
定义：每特（或每旦）纱线所能承受的最大拉力。 单位：N/tex（cN/dtex）；N/den（cN/den)
ptex pden
P
Ntex P
Nden
3
纱线疲劳
疲劳
1、纺织材料在小负荷（长期作 用）反复作用下，材料的缓弹和 塑性变形不断积累，最终使材料 破坏的现象。
2、纤维经受多次加负荷、去负荷的反复作用，因为塑性变 形的累积，纤维局部损伤，形成裂痕，最后被破坏的现象。 图中oa为第一次加负荷；ab为停顿; bc为去负荷； cd为去负 荷停顿； de为第二次加负荷；od为第一次剩余变形。
荷和伸长的关系曲线。
应力-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。
2.2 负荷--伸长曲线
图中：
O’→O：表示拉伸初期未能伸直的纤维由卷曲逐渐伸直
O→M（虎克区）：大分子链键长和键角的变化，外力去 除变形可回复；类似弹簧；
Q→S（屈服区）：大分子间产生相对滑移，在新的位置 上重建连接键。变形显著且不易回复，模量相应也逐 渐变小；
3
初始模量
纺织材料学——纤维和纱线的机械性质2
（三）纤维和纱线的重复弯曲p408
二、扭转
（一）抗扭刚度
Rt=EtIp
Rt – 抗扭刚度 Et – 剪切弹性模量 Ip – 截面的极断面惯性矩
(二)扭转破坏 纤维剪切强度p416 纤维断裂捻角p417
三.压缩p418
第四节 摩擦与抱合
一.指标
切向阻力 摩擦力 抱合力
二.抱合力及影响因素 抱合系数 抱合长度
第二节 纤维和纱线的蠕变、松弛和疲劳
一、蠕变、松弛概念 变形分类： 急弹性变形 缓弹性变形 塑性变形
蠕变图
松弛图
影响因素
二、疲劳
第三节 纤维和纱线的弯曲、扭转与压缩
一、弯曲 （一）纤维和纱线的抗弯刚度
Rf=EI 纤维抗弯性能 p403
（二）纤维和纱线的弯曲破坏
1、钩接强度 2、打结强度
三.切向阻抗系数p422 试验条件影响很大
四.磨损
五.测量抱合系数Leabharlann 切向阻抗系数: 斜面法 绞盘法
作业二
一、名词解释 加捻三角区、捻度、捻系数、相对强度、蠕变、松 弛、抱合系数、切向阻抗系数、纤维转移指数、 二、论述题 1、比较环锭纱与气流纱的纤维排列形态。 2、分析混纺纱中纤维分布的规律。 3、分析加捻对纱线性质的影响。 4、分析纤维与纱线的断裂特征及影响因素。
实验九纱线拉伸性能测定实验
实验九纱线拉伸性能测定实验一、实验目的1.通过实验，熟悉纱线强伸度仪的结构原理和操作步骤；2.掌握纱线拉伸性能的测试原理、方法标准和相关指标计算。
二、基础知识纱线在纺织品加工和使用中承受各种外力作用所呈现的性质称为力学性质，它包括拉伸断裂、拉伸弹性、拉伸疲劳、蠕变与应力松弛、弯曲、压缩及表面摩擦性能等。
纱线的拉伸断裂性能是纱线品质评定的重要检测项目之一，直接影响纺织加工工艺和纺织品服用性能。
使用等速伸长（CRE）型强力仪，在一定试验条件下，将单根纱线拉伸至断裂，仪器即自动显示并输出有关拉伸断裂指标。
三、方法标准GB/T 3916-2013纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定(CRE 法)。
本法适用于除玻璃纱、弹性纱、芳纶纱、高分子量聚乙烯纱（HMPE）、超高分子量聚乙烯纱（UHMPE）、陶瓷纱、碳纤维纱和聚烯扁丝纱以外的所有纱线。
四、仪器与设备XL-1A 纱线强伸度仪五、实验步骤1. 试样制备按产品标准或协议规定抽取试验室样品，并进行预调湿、调湿处理。
预调湿处理：当试样回潮率大于公定回潮率时，需要在温度为45±5℃，相对温度为10~25%条件下进行预调湿，对于卷装纱样品或绞纱样品预调湿时间不少于4h。
调湿及试验用标准大气：温度20±2℃，相对湿度65±4%。
调湿时间：绞纱试样需8h以上，卷装紧密的试样至少48h以上。
2. 参数选择（1）隔距长度：通常为500mm，或250mm；（2）拉伸速度：通常为500 mm/min，或250mm/min；或根据协议提高及降低；（3）预加张力：(0.5±0.1)cN/tex ，调湿试样；(0.25±0.05)cN/dtex ，湿态试样；(2.0±0.2)cN/tex ，变形丝聚酯纤维和聚酰胺纤维纱；(1.0±0.1)cN/tex ，醋脂纤维和粘胶纤维纱；(0.5±0.05)cN/tex ，双收缩和喷气膨体纱。
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因此 ， 方程可 简化 为 ： ｅ ２＝ ｋ ｔ— ｔ）一Ｍ ［ （ ０ １一ｅ （ ｔ ］ －ｔ ０ －） （） ６
式中， ， 为代数量 ， Ｍ ｒ 其余量代表意义 同上。
式 中 ，２ｔ ｅ（）为 ２ｔ 产 生 的 应 变 ， ， 为 代 数 （ ）所 Ａ Ｂ
变叠 加 ， 即得纱 线蠕变 应变 ｅ ｅ＝ ｅ ＋ｅ 。 ， １ ２
本 文 中 标 准 线 性 固
，
ｒ
体模型是 由一个胡克弹簧 和伏 欧托 （ ｉ ｔ 型 串 Ｖｏ ｈ）模 ｇ
连 而 成 的 ， 型 的 上 半 段 模 是 一 根 螺 旋 弹簧 ， 性 模 弹 量 为 Ｅ ， 半段 由一 根 弹 下 性 模量 为 Ｅ 的螺 旋 弹簧 和一只粘滞 系 数为 ７的活 ７ 塞式阻尼 器构 成 ， 图 ３ 如 所示 。 图 ３ 标准线性固体模型 根据其 变形 特点 ， 可得 到其 本构关 系式 ：
～ １。
解 微分 方程 可得 ：
ｅ
２ ＝
一
Ｂ
＋
。 Ｂ 一 旦 （ ２ Ｂ ‘
Ａａ
‘）＋ ０ 。 。
Ｃ一（ｔ ｅ鼻ｔＯ －）
量， Ｃ为任意常数 ， 其余量代表意义同上。
设Ｍ ＝ ＋Ａ ＝ ａ
（） ５
应力 ２ 所产 生 的应变 为 ｅ ， ｔ ｔ ２在 ≥ ０时两应
蠕变是静态粘弹性材料力学性能 的典型表现 之一。纱线为粘弹性材料， 在宏观上其力学性能兼 具弹性固体和粘性流体 的特征。在微观上， 则反 映 了在变形时除了分子链 主价键的变形外 ， 还有次价 键的逐步断裂而使分子链逐步伸展 、 纤维结构重排 的过程 ， 从而使纱线的变形具有时间依赖性 ｌ。蠕 ＿ １ Ｊ
图 １ 示。 所
毋
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∞
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１ 争 （ 邂
近年 来 对 纱 线 蠕 变 性 能 的 研 究 受 到 学 者 们［ ６的普遍关注 ， ２ ］ － 研究方式大体可分为三类 ： 一
是理论研究 ， 用由虎克弹簧 和牛顿粘壶组成的粘弹 性模型理论 的微分方程的解来模拟实际测试 的效 果 ［６； 二是松弛、 ， 蠕变实验研究【 ３ 三是结合试 ２ ，； ，６
口 ｎ
１ 理论
纤维 在 恒定 负荷 作 用 下 ， 形 随 时间 而 逐渐 增 变
誊。
大的现象 ， 称为蠕变… 。按定义 ， １ 对纱线蠕 变进行
测量 时 ， 要 对 试 样 施 以 阶跃 式 的负 荷 ， 这 样 的 需 但
餐
时 间，ｔ ｓ ／
话， 试样会发生振动 ， 记录完整 的蠕变曲线就比较困 难 。 当在 （ｎｔ ｎ 电子万 能材料 试验 仪上进 行蠕 变 Ｉｓ ｏ ） ｒ 实验时 ， 经过一定时间的拉伸， 试样上的负荷达到预
２０ 年第４ ０７ 期
珀 ， 三 调 ●￡
设Ａ＝ ， 代人 方
５
） ，
纱线 拉伸 一蠕 变 过 程 中 应力 和应 变 随时 间 的 变化 关系 如图 ２所示 。在拉 伸过 程 中先 以恒定速 率 伸长 ， 时应变 ｅ 此 １＝ ｋ ， ｔｋ为拉 伸速 率 。 ｔ 时 刻 ， 到 ０ 纱线 应力 达 到 ， 后 维 持 载 荷恒 定 。 据 玻 尔 兹 然 根 曼叠 加原理 ， 相 当于在原来 应 力 １ 变 的基础 上 这 不 再加 上一个 负 的应力 ２使 １ ２ ０即 ２： ｄ ， ＋ ＝ ， Ｏ
则 纱线 在蠕 变 阶段 的应 变为 ：
ｅ＝ ｅ 一ｅ １ ２＝ ｋ０ ｔ ＋Ｍ ［ １一ｅ（ ｔ ］ （） －ｔ ｏ ７ ）
２ 试验条件
试验 试 样 为 ３ ． ｅ ６４ｒ ｘ的 ３／０竹 混 纺 纱 和 ０７ １． ｅ５ ／０涤 ／ 混纺纱 ， ４５ｒ ０ ５ ｘ 粘 其力学性 能参数见 表 １ 。 试 验仪 器为 ５８ ５ ２型 Ｉｓｒｎ试 验仪 。按 照 ＩＯ ｎｔ ｏ Ｓ
３ 中原工学院， ． 河南郑州 ４ ０ ０ ） ５０ ７ ）
２０５ ；线 性固体模型为基础 ， 利用叠加原理对纱线在拉伸一 蠕变过程 中的力学行为进行 了分析 ， 立 了纱 建
线蠕变 的理论方程。并分 别在不 同拉伸载荷和速度下进行 了蠕变实验 ， 到 了纱线蠕 变的 回归方程 ， 得 理论 预期 和 实验数据符合得很好。 关键词 ： 纱线 ； 粘弹性 ； 标准线性 固体模型 ； 蠕变
验数 据 建 立 有 限元［ 计 算 模 型 ， 行 计 算 机 模 ４ Ｊ 进 拟 ［］ ５。本文利 用 标 准线 性 固体模 型对 纱 线 蠕 变 行 ５
为进行研 究 ， 述 了纺织材 料粘 弹性 力 学现象 ， 描 并用 模 拟结果 来解 释纺织 材料 的变形 机理 。
ａ
图 １ 纱线蠕变典型 曲线
图 ２ 纱 线蠕 变 应 变 、 力 叠 加 原理 分析 图 应
基金项 目： 河南省 自 然科学基金资助项 目（ 编号 ：４ １２０ ０ ； ０ １ ０ １０ ）河南省教育厅基础研究项 目（ 编号 ：０ ４ ０６ ０ ２ ２ ０ １４ ５ １ ）
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１ ｆ 调 日， 丝
２０ 年第 ４ ０７ 期
纱 线蠕 变牲 能 研 究
宋 江超 梁 方 阁 石 风 俊。 ， ，
（ 苏州大学材料工程学院 ， １ 江苏苏州 ２ ５２ ；．东华大 学纺织学院 ， １０ １ ２ 上海
变是纱线 的 常见 力 学 行 为 ， 是 纱 线力 学 性 能 的 一 也 个 重要 方面 。
定值后 ， 开始蠕变过程。本实验中， 以恒定 的速率拉 伸纱线 时 ， 纱线 的应 变线 性 增 加 ， 到 一定 负 荷 后 ， 达 维持该负荷不变 ， 纱线开始蠕变过程 ， 其典型曲线如