纱线的力学性质
第十三章-纱线的力学性质汇总
试样夹持长度对负荷-伸长 曲线的影响
不同捻系数对负荷—伸长曲线 的影响
四种长丝纱的拉伸模量与捻系数（即加捻程度）的关系曲线 p283
纤维张力
lc
lc
L
短纤维纱中纤维的轴向张力分布p286
Bห้องสมุดไป่ตู้
N lc L
N
C lc lc C′
Nb
N (1
2lc L
)
B′
L
短纤纱中纤维断裂和滑脱示意图
影响短纤维纱强伸度的因素 1．纤维的性能 纤维的长度：特别是长度短于滑脱长度的纤维含量，对纱线 强度影响很大，因为这些纤维在纱中总是滑脱的，没有断裂 的机会。 2．纱线的结构 纱线的捻度是纱线结构的重要内容。纱线捻度对纱线的强伸 度有重要影响，短纤维纱的强度与捻系数间关系如图所示 p288。
25
干纺亚麻纱
68
精梳毛纱
42
粘胶复丝
13
粘胶短纤维纱
25
锦纶6复丝
5
3793 336 20610 1183 1273 大于50000
剩余循环变形(%)
结构不良的纱线
第3相 第1相
结构良好纱线
第2相
第3相
n
多次作用后纱线剩余变形增长曲线
第一阶段大多数纤维和纱线以结构单元的取向排列为主要特征，结构得到改善。 第二阶段开始结构将不再继续改善。 第三阶段开始时，材料的结构以比较快的速度破坏瓦解。
几种纱线捻度与扭矩的关系曲线如图所示。
几种纱线捻度与扭转的关系曲线 1－36tex棉纱 2－100tex亚麻纱 3－110tex精梳毛纱 4－22tex粘胶复丝 5－29tex锦纶复丝 6－22tex氯纶
纱线的压缩特性
纱线的力学性质
拉
粗羊毛
132-940 64-1340
6-12 20-35
伸
粗梳毛纱
1.8×102-7.8×102
断
精梳毛纱
裂
蚕丝
100-350 6-9
特
生丝
440-1424
性 粘胶短纤维
3
粘胶纤维纱
200
普通粘胶复丝
142
断裂应力 （Pa×103）
19-20 32-36 10-75 10-21 20-25 15-20
大
• 加捻形式的影响
• （1）同向加捻
• 单纱纤维内外层受力不匀加大。 • 单纱捻系数较大时，股线强力可能捻系数上升而下降； • 较小时，可能开始时随捻系数的上升而稍有上升，而后下
降
• （2）反向加捻
• 股线强力先下降后上升
纤维在纱中形态
• 纤维的伸直、平行、分离程度 • 短纤纱
• 转杯纱比环锭纱低——转杯纺中，纤维对折、卷曲、打圈等不规则排 列纤维较多，纤维间抱合接触不良，滑脱纤维较多
• 粘胶纤维与少量的涤纶或锦纶混纺时，混纺纱的强度也有类似 的情况。
棉涤混纺纱强伸图
涤纶(1.7dtex)与棉(14.7dtex)混纺纱强伸图
混纺纱的强力：最低点 在涤纶混纺比为 50%~60%范围内。
伸长率：当涤纶含量在 50%以内时，混纺纱 的断裂伸长率基本上无 变化，只有当含量超过 60%时，断裂伸长率 有很大的增加。
维产生滑脱，加速纱的断裂
• 纤维断裂不同时性（长丝纱） • 纤维头端滑移（短纤纱）——部分纤维断裂、部分纤维滑移 • 纤维越短、捻度越低，滑脱纤维的比例越高
纱线强力曲线
粘胶长丝纱
断裂不同时 结果
捻系数(tex1/2·捻/cm)
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
纺织物理 第九章 纱线的力学性质
第九章纱线的力学性质引言纤维集合体结构力学的分析方法集合体类型：平行纤维束，长丝纱，短纤纱，混纺纱，机织物，针织物和非织造布等。
性能间关系：纤维性能纱线结构纱线性能织物结构织物性能后整理加工纺织成品解题步骤：集合体几何结构纤维的性质集合体几何结构参考文献：平行纤维束J.T.I. 1926，T355-368T.R.J.1980，No.10，p639-640T.R.J.1984，No.8，p549-551长丝纱结构力学，T389-408J.T.I. 1960，T197-220J.T.I. 1963，T156短纤维纱J.T.I. 1954，T499-514T.R.J.1965，No.12，p1060-1071 混纺纱J.T.I. 1949，T700 Applied Polymer Symposium ，1975，p295-316分析方法 1．应力分析法 2．能量分析法第一节 平行纤维束的力学性质一、Peirce 理论（1926年）假设：纤维性能符合虎克定律，拉伸曲线为直线；各单纤维的弹性常数不变；断裂伸长和断裂强度符合泊松分布i i i e K P =⎰∑∞==e(e)i d(e)φNke e kP e(x)0/d(e)dF (e)= F e F max F max二、印度学者Nachane and Krishna Iyer (1980)认为棉纤维的断裂强力和断裂伸长是相互独立的，并不成正相关，导出了平行纤维束的拉伸曲线和束纤维强力的表达式（教材式（9-4）和式（9-5）） 三、Platt (1952)的工作教材P317，图9-4的物理含义或概念很重要。
1．束纤维中纤维强力利用率Q 随纤维断裂伸长率的CV 值增大而增大而降低。
2．Q 值随a/b 比值增加而增加。
3．Q 值随纤维平均断裂伸长率变化规律与a/b 比值有关。
a/b 为正时，当m e ↑，Q ↓； a/b 为负时，当m e ↑，Q ↑； a/b = 0 时，Q 与m e 无关。
纱线力学性能测试
❖ 此外，化纤长丝的强力和断裂伸长率也在单纱强力试验机 上测定。
一、实验目的
❖ 应用YG061FQ电子单纱强力仪和YG063全自动单纱强力仪 测定纱线断裂强力和断裂伸长率；
❖ 通过实验，掌握实验仪器的操作方法，学会分析实验数 据；
抽取20个卷装，试样至少测100根；短纤纱仲裁性试验至少 测200根。若只需测定平均值，则短纤纱至少测50根；其他 品种纱线测20根。试样应均匀地从10个卷装中采集。 ❖ 3.在抽取过程中，应避免捻度损失。同时取样要有代表性， 如机织物的经向试样应取自不同的经纱，纬向试样应从不同 的区域随机抽取。针织物试样，应尽量抽取有代表性的纱线。 ❖ 4.试样应按规定要求，进行预调湿、调湿处理，并在大气中 测试。
2
(xx)
s
n 1
C
S 100(%) x
❖ 式中： ❖ S---------标准差； ❖ x---------观测值； ❖ x--------全部观测值的平均值； ❖ n---------试验次数； ❖ C--------变异系数；
思考题
1、影响强力试验结果的因素有哪些？ 2、强力试验应注意哪些问题？
▪ （4）设定试样次数、纱号、间隔打印次数、拉伸速度 等。
五、实验程序
▪ （5）检查一下，下夹持器必须停在设定隔距处或设定 隔距处以下，如停在设定隔距处以上，按“下行”键， 使其停在设定隔距处。
▪ （6）装夹试样，先夹上夹持，把纱线扯下来，夹在下 夹持，移动砝码是其平衡；
▪ （7）按“实验”键进入实验状态，将实验完成，在拉 伸过程中如出现打滑现象，按下“删除”键后下夹持 马上回到设定的隔距处，实验数据将不再统计。
纱线力学性能测试
YG061FQ 电子单纱强力仪
三、试验条件
1、夹持长度（夹距）
通常为500mm,特殊情况（如试样的平均断裂伸长率大于 50%）为250mm。
2、拉伸速度 采用每分钟100%伸长（相当于试样原长）的恒定拉伸速 度。即当夹距为500mm时，拉伸速度为500mm/min；夹距 为250mm时，拉伸速度为250mm/min。
三、试验条件
3、预加张力
调湿试样为（0.5±0.1）CN/tex；
湿态试样为（0.25±0.05）CN/tex； 变形丝施加既能消除纱线卷曲又不使其伸长的预张力。 4、大气条件 ① 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℃、相对湿度为10%-25%条件下进行预调 湿，卷装纱样品或绞纱样品预调湿时间不少于4h。
（1）连接好仪器、主机电源线及打印机连线；显示屏 显示“YG061”及其它参数。 （2）开启气泵，使工作气压稳定在0.4-0.6Mpa，并稳 定下来。 （3）打开电脑，点击“单纱强力”试验图标，联机并 显示“联机成功”，新建一个文件夹。 （4）设定试样次数、纱号、间隔打印次数、拉伸速度 等。
纱线力学性能测试
主要内容
基本知识
一、实验目的
二、实验原理
三、实验条件 四、试验准备
五、试验程序
六、实验结果
基本知识
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。 目前我国毛纱线及毛型化纤纱线采用单纱强力和断裂长度 表示纱线的强度。 棉纺厂、织布厂为了考核经纱上浆的效果，以降低布机断 头率，提高产品品质，也经常测定经纱的单纱强力和断裂 伸长率。 此外，化纤长丝的强力和断裂伸长率也在单纱强力试验机 上测定。
第八章 纺织纤维和纱线的力学性质
三、常见纤维的拉伸曲线
四、纱线多次拉伸循环特性
蠕变和应力松弛 1、蠕变 2、应力松弛
拉伸变形的种类和弹性 1.拉伸变形的种类
（1）急弹性变形 （2）缓弹性变形 （3）塑性变形
2、纤维和纱线的弹性
Re—弹性回复率（%）； L0—纤维或纱线加预加张力使之伸直但不伸长时的长度。 L1—纤维或纱线加负荷伸长后的长度；
生产上常用高温高湿来消除纤维材料的内应力，促使 蠕变和应力松弛的产生，防止生产过程中产生疵点。
坚牢度：通过测定坚牢度，在生产和使用过程中控制 拉伸负荷，防止纺材的疲劳损坏。
小结：纤维和纱线的强度是指它的断裂强度；
纤维和纱线的伸度是指它的断裂伸长率。
二、拉伸全过程中的性质指标：
拉伸曲线
（1）负荷伸长曲线
（2）应力应变曲线
拉伸全过程中的性质指标：
1、初始模量
PL E=
L Ntex E—初始模量（N/tex或N/D）； P—M点的纵坐标，即M点处的负荷（N）； ΔL—M点的横坐标，即M点处的伸长（mm）； L—试样的长度，即强力机上、下夹持器间的距离（mm）； Ntex—试样细度tex（或旦）
小结：
初始模量表示纤维和纱线在小负荷作用下变形的难易 程度，它反映了纤维和纱线的刚性。
屈服应力和屈服伸长率大的纤维，不易产生塑性变形， 拉伸弹性较好 ，其制品的尺寸稳定性也较好。
断裂功、断裂比功和功系数的大小说明纤维、纱线的 韧性。当断裂功、断裂比功和功系数较大时，纤维、 纱线韧性较好，而且耐磨，其制品一般比较坚韧。
L2—纤维或纱线去负荷再加预加张力后的长度。
3、疲劳
(1) 静止疲劳 (2) 多次拉伸疲劳
表征指标：耐久度（坚牢度）
纤维和纱线力学性质的实际应用
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第10章纱线的力学性质
第1节纱线的拉伸性质影响因素
（1）纤维本身性状
（2）关键：纱线结构特征和纤维间的相互作用
与纤维区别
（1）初始模量低、断裂强度低，断裂伸长大，屈服点不明显（2）应力松弛、蠕变容易
1.
纤维强力利用率：纱线强度与组成该纱线的强度之比
纱线中纤维强力利用率总小于1，为什么？
如：纯棉纱40~50%
精梳毛纱25~30%
粘胶短纤纱65~70%
锦纶丝80~90%
1-25tex粗梳棉纱2-70tex干纺亚麻
纱3-40tex精梳毛纱4-2.5tex生丝
5-25tex普通粘胶长丝6-9tex强力粘
胶长丝7-25tex粘胶短纤纱8-5tex
锦纶6复丝9-7tex玻璃复丝
1-玻璃纤维2-亚麻纤维(单纤维)
3-棉纤维4-涤纶单丝5-锦纶
6-单丝6-强力粘胶纤维(单丝)
7-腈纶8-茧丝9-普通粘胶纤
维(单丝) 10-醋酯纤维(单丝)
11-细羊毛12-酪素纤维(单丝)
纱线断裂伸长的组成
（1）纤维相互滑移——随捻系数增加而下降
（2）纤维自身受力伸长
（3）纱的捻角及直径变小形成的伸长
（2）和（3）为主要原因——随捻系数增加而增加
伸长率变化较复杂
2. 纱线的弹性
可逆变形（急弹性和缓弹性变形）
包括纤维本身的变形和纤维形态变化
不可逆变形（塑性变形）
纤维塑性变形、纤维间的滑移
纤维或纱线的各种变形组分占总应变的比例与拉伸变形的应变有关拉伸应变越大，急弹性比例越低，塑性变形比例越高
介质作用和温度变形对总应变和变形比例影响
急弹性变形率
缓弹性变形率
塑性变形率
(a)棉纱(c)涤纶纱
(b)毛纱。