(完整版)第9章纺织材料的基本力学性质
织物的基本力学性质
织物的基本力学性质织物是由纤维通过编织、织造等工艺形成的平面结构，具有一定的力学性能。
了解织物的基本力学性质，对于合理使用和设计织物产品具有重要意义。
本文将介绍织物的拉伸性能、强度和弹性以及其与纤维属性的关系。
1. 拉伸性能织物的拉伸性能是指织物在受到拉力作用时的变形和破坏性能。
一般来说，织物在受到拉伸力作用时会产生一定的变形，取决于纤维的延性和结构布局。
织物的拉伸行为可以通过拉伸试验来研究。
拉伸试验会将样品固定在拉伸试验机上，使之受到拉力，并测量拉力与伸长之间的关系。
通过拉伸试验可以得到织物的应变-应力曲线，从而确定织物的拉伸性能。
织物的拉伸性能可以用拉伸强度和断裂伸长率来衡量。
拉伸强度是指织物在拉伸过程中承受的最大力量，断裂伸长率是指织物在被拉断前能够延长的比例。
2. 强度和弹性织物的强度是指织物抵抗外力破坏的能力。
织物的强度与其纤维的强度、结构布局和加工工艺等因素有关。
纤维的强度会直接影响织物的强度，而结构布局和加工工艺对织物的强度也有一定的影响。
在织物的设计和使用中，强度是一个非常重要的指标。
如果织物的强度不符合要求，可能会导致产品的破损和功能受限。
因此，合理选择纤维材料和设计结构布局，以提高织物的强度是非常重要的。
织物的弹性是指织物在受到应力后恢复原状的性能。
织物的弹性可以通过测试织物的弹性模量来评估。
弹性模量是指织物在受到应力后，单位变形时所需的应力。
织物的弹性模量与纤维的弹性模量和织物的结构布局有关。
纤维的弹性模量越大，织物的弹性模量也越大。
而结构布局则会影响织物的内部相互作用和变形程度，从而影响织物的弹性。
3. 织物性能与纤维属性的关系织物的性能与纤维的属性密切相关。
不同纤维具有不同的力学性能，这会直接影响织物的性能。
下面是一些常见的纤维属性对织物性能的影响。
•纤维强度对织物的强度有直接影响。
纤维强度越高，织物的强度也会相应提高。
•纤维的弹性模量决定了织物的弹性，纤维弹性模量越高，织物的弹性也会越好。
第9章 纺织材料的基本力学性质
纱线的蠕变和松弛与纤维的蠕变和松弛基 本相似.
原因： （1）纤维蠕变和松弛的存在。 （2）纱线内纤维相互滑移和错位。
（二）纺织材料拉伸弹性回复率
1.弹性指标:
弹性回复率： Rε=[(ε3+ε4)/εa] × 100% ε3--急弹性回缩率 ε4 --缓弹性回复率 εa--拉伸变形总量(ε1+ε2)
一般纱线断裂的原因既有纤维的断裂，又有纤维的 滑脱，断口是不整齐的。当捻度较大时，纤维滑脱的可 能性很小，纤维由外向内逐层扩展断裂，此时纱线断口 比较整齐。
2.影响纱线一次拉伸断裂的因素 （1）纤维的性能
① 纤维的长度较长，细度较细时，纤维较柔软，在 纱中互相抱合就较紧贴，滑脱长度缩短，纱截面中纤维根 数可以较多，使纤维在纱内外层转移的机会增加，各根纤 维受力比较均匀，因而成纱强度较高。
Et * I p
L:长度 Et:剪切弹性模量(cN/cm2) Ip:截面的极断面惯性矩(cm4)
T:扭矩(cN.cm) :扭转角
（二）纤维和纱线的扭转破坏
T为外力矩,Q为扭转角。当外力矩很大时,纤
维和纱线产生的扭转角和剪切应力就大,从而纤维
Et
Ip
中的大分子或纱线中纤维因剪切产生滑移而被破
(3)试验条件
试样长度较长时，测得的强度较低、试样越长，可能出 现的最薄弱环节的机会多，测得的强度就较低。
试样根数多，由于断裂的伸长率不均匀，纤维断裂不同时， 故测得的平均强度越小，(根数↑--差异越大↑--强度↓)
拉伸速度越大，拉伸至断裂的时间越短，测得的强力较 大而伸长较小。
（二）纱线拉伸断机理及主要影响因素
◆常用纺织纤维的拉伸曲线
◆高强低伸型曲线： 棉、麻等拉伸曲线近似于直线，斜率很大，该
织物的基本力学性质共22页
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
织物的基本力学性质4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
31、只有永远刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
第九章 织物的力学性质
混纺比：不同原料混纺时，视情况分析。
纱线的特数和结构
特数： 增加特数，织物强度提高；
股线织物强力大于相当于同支单纱织物强力。
结构：临界捻度，织物强力先增加后降低； 经纬纱捻向相同，强力有所提高；
转杯纱较环锭纱织物强力有所提高。
织物的密度与组织
机织物：同密，粗特纱织物>细特纱织物； 平纹>斜纹>缎纹（断裂强力）
纤维疲劳断裂纤维抽出纤维切割断裂纤维表面磨损纱线的捻度纱线的条干单纱与股线混纺纱的径向分布厚度组织经纬纱线密度经纬纱密度单位面积的重量表观密度结构相和支持面织物的硬挺和柔软程度
第九章
织物的力学性质
(Fabric Physical and Mechanical properties)
第一部分 织物的力学性质(基础知识)
二、织物的撕破性（Tearing ability ）
1、撕破性概念 ➢ 定义：织物边缘在一集中负荷
作用下而被撕开的现象
➢ 指标：最高撕破强力、平均撕破强力
五峰平均值、经纬向平均撕破强力
2、撕破机理
❖ 受力三角区：
纵向受拉系统纱线上下分开； 而横向纱线靠拢形成撕破口。
❖ 撕破类型：
舌形法：断裂的纱线是非受拉系统纱线 梯形法：断裂的纱线是受拉系统的纱线
针织物：纵横、密小；断裂强度较差； 纬编组织>经编组织（断裂强力）
后整理 采用树脂整理，织物伸长性能下降
4、其他性能
❖ 拉伸弹性——织物在小于其断裂强力的小负荷下拉伸变 形的恢复程度。
❖ 耐疲劳性——织物经多次加负荷-去负荷的反复拉伸循 环作用直至破坏的特性。
❖ 针织物的横拉性——针织物在定负荷下横向伸长长度称 为拉伸性。
织物基本力学性质
、 织物针织梯形 缝边(C)第12章织物基本力学性质拉伸性能撕裂性能顶破性能弯曲性能耐疲劳性能磨损性能勾丝性能第1节织物的拉伸性质1.拉伸性能的测试方法1.1机织物 (1) 条样法(Raveled-Strip Method)将织物扯去边纱到规定的宽度，并全部夹入夹持器内的测试方法，按照规定条件进行测 试。
(2) 抓样法(Grab Method)：将一规定尺寸的织物试样仅一部分宽度被夹入夹钳内的试验 方法(3) 切割条样ii(Cut-Stnp Method)：将剪切成规定尺寸的织物试样全部夹入夹钳内的实验 方法。
1.2针织物不宜采用上述矩形试样作拉伸试验。
原因：会出现显著的横向收缩，在夹头钳II 处产生的剪切应力集中，使人多试样在钳II 附近撕断，影响准确性。
试样形式：梯形或坏形试样优点：改善钳II 处的应力集中现彖，且伸长均匀性也比矩形试条好。
2・织物的拉伸曲线(a)纯纺织物 经向;高强低伸 I 涤/棉织物 if 低强 高伸 涤/棉 织物 伸长(cm) (b)方向和混纺织物 织物拉伸曲线特征与组成织物的纤维和纱线拉伸曲线基本相似 混纺织物的拉伸曲线保持所用混纺纤维的特性曲线形态(接近比例人的纤维) 织物结构不同。
拉伸曲线有差异 与织缩率有关。
越人，在拉伸开始阶段伸长较大的现象越明显 (X E N O )O 叉向/ F i 吃 Z ——赭/(xavNOo 针刺非织造布(b)不同成形方式的影响(a)不同取向铺网的影响 3・织物拉伸性能指标 (1) 断裂强度和断裂伸长率 (2) 断裂功、断裂比功 注意：断裂强度和断裂比功计算4. 织物的拉伸断裂机理4.1拉伸过程（a）原样（b）拉伸束腰（c）断裂（1）机织物初始阶段，织物的伸长变形主要是由受拉系统纱线屈曲转向伸直引起的后阶段，受拉系统纱线已基本伸直，伸长主要是纱线和纤维的伸长与变细（2）针织物线圈取向变形，在较小受力下呈较人地伸长取向变形完成以后，纱线段和其中的纤维开始伸长4.2拉伸特点（1）初始模量较低（2）拉伸曲线有陡增现彖（3）织物破坏首先是纱线断裂，直至织物结构解体（4）织物受拉过程中有束腰现象问题：机织物纱线强度利用系数大于1?机织物在拉伸过程中，经纬纱线在交织点处产生挤压，相互之间切向阻力增人，有助于织物强力增加，降低纱线强伸性能不匀的作用针织物和无纺布不存在。
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第一章：纤维的结构1.大分子中的单基结构会影响纤维的哪些的性能（ABCD）A.耐酸性B.染色性C.吸湿性D.耐光性2.初生纤维的断裂强度可以通过拉伸工序提高，这是由于结晶度得到提高。
×（拉伸工序是取向度的提高。
）3.羊毛纤维是多细胞纤维，所以不存在原纤结构。
×（只要是纤维基本具备原纤结构，但具备完整的原纤结构的只有棉、毛纤维，合成纤维都不具有完整的原纤结构）4.（识记）纺织纤维的结晶度越高，纤维力学性能越好。
×（结晶度越高，纤维力学性能是越好，但是如果过高就会力学性能变差，就会成为脆性纤维，所以不是结晶度越高越好。
）第二章：纺织纤维的形态及基本性质5.其他条件不变，纤维越细，细纱强度（）DA.没有规律B.越低C.不变D.越强6.纤维越长，纱线中的毛羽（）CA.越多B.没有规律C.越少D.没有关系（在保证纺纱具有一定强度下，纤维越长，整齐度高，则可纺纱线性好，细纱条干均匀度好，纱面表面光洁，毛羽较少。
）7.纤维和纱线的特数越高，（）AA.细度越粗B.长度越短C.细度越细D.长度越长（线密度、纤度是正相关，公制支数是负相关。
）8.纺纱工艺设计时使用主体长度。
×（纺纱工艺设计使用品质长度作为参考参数。
）第三章：植物纤维9.（1）棉纤维的长度仅取决于纤维品种。
×（纤维的化学组成、物理性质和长度大小主要取决于生长的部位和本身结构）（2）棉纤维长度较长，即使有较多短绒，也不影响纱线条干均匀度。
（只要短绒的存在就会影响条干均匀度）（3）棉纤维越细，所纺纱线越细，条干均匀度越好，但纱线强力不好。
（纤维越细，所纺纱线越细，条干均匀度越好，纱线强力也会越好，因为细纤维间抱合力大，增加纱线的断裂强力）（4）（识记）棉纤维的成熟系数大小仅与次生层厚度有关。
√（5）正常成熟时，长绒棉成熟度系数比细绒棉的成熟度系数低。
×（两种不同品种的纤维成熟度没有可比性）（6）棉纤维成熟度系数越高，纤维强力越高，有利于成纱条干均匀度。
织物的基本力学性质
织物的基本力学性质其次，织物的强度和耐磨性也是其重要的力学性质。
一般来说，织物的强度和耐磨性与其纤维的品质和编织密度有密切的关系。
高品质的纤维和更紧密的编织可以使织物具有更高的强度和耐磨性，从而延长其使用寿命。
此外，织物的形变特性也是其重要的力学性质之一。
在受到外部力的作用下，织物会发生不同程度的变形，并且对于不同的织物来说，其形变特性也会有所不同。
了解织物的形变特性有助于在设计和制造过程中更好地控制其形状和结构。
总的来说，织物作为一种重要的材料，其基本力学性质包括弹性、强度、耐磨性和形变特性，这些性质对于织物的设计、制造和使用都具有重要意义。
通过深入研究和了解这些性质，可以更好地开发出具有优良性能的织物产品，满足人们日常生活和工业生产的需要。
织物作为一种在日常生活和工业生产中广泛使用的材料，其基本力学性质对于其设计、制造和应用具有重要的意义。
织物的力学性质包括弹性、强度、耐磨性和形变特性等，这些性质的不同组合使得织物可以适应各种复杂的应力环境，并且在服装、家庭用品、建筑材料等领域都发挥着重要作用。
首先，弹性是织物的重要力学性质之一。
织物的弹性是指其在受力后能够恢复原状的能力。
弹性的大小取决于织物中使用的纤维和编织方式。
通常，棉、羊毛等天然纤维的织物柔软、具有较好的弹性，而丝、尼龙等人造纤维的织物具有更高程度的弹性。
弹性的差异也决定了织物在服装、床品等领域中的不同应用场景。
其次，织物的强度和耐磨性是其力学性质的重要指标。
织物的强度是指其抵抗撕裂或断裂的能力，而耐磨性则表示织物对外界磨擦、摩擦的抵抗能力。
织物的强度和耐磨性与纤维的品质、编织密度以及织物的表面处理等因素密切相关。
高品质的纤维和更紧密的编织可以使织物具有更高的强度和耐磨性，从而提高了其在各种应用中的可靠性和持久性。
另外，织物的形变特性也是其力学性质的重要组成部分。
当受到外部作用力时，织物会发生一定程度的变形，而不同类型的织物会表现出不同的形变行为。
13.纺织材料的基本力学性质.
一、拉伸断裂性能的基本指标
图例为10η-4，中称，为当“曲充线满oa系下数的”面，积断占裂矩功形的op计aa算la的式面可积以的写比成：
W=palaη
纱线或纤维的粗细不同时，拉伸断裂功不能反映材料的 相对强弱，故为比较起见，要取它的相对值，即折合成 单位体积（mm3）时拉断纤维或纱线所需作的功（即折 合成同样截面积，同样试样长度时的断裂功），这叫拉 伸断裂比功。
对应的拉伸应力为屈服应力(σb)，对应的伸长率就是屈服 应变(εb)。
其定义为在拉伸变形曲线上，由斜率较大转向斜率较小时 的转折点，或者说纺织材料经过弹性变形区后进入到黏弹 性区域（在此区域变形迅速增加），从弹性变形到黏弹性 变形的转折点。
一、拉伸断裂性能的基本指标
纤维材料的屈服点不明显，往往表现为一区段。由作图法定出，目前 有三种方法：
图10-2 不同纤维应力应变曲线
一、拉伸断裂性能的基本指标
不同材料的拉伸变形曲线形状不同，如图10-2所示，基本上 分为三类：
①高强低伸型：例如麻、棉纤维，表现出脆性特征； ②高强高伸型：例如锦纶、涤纶纤维，表现出延展性特征； ③低强高伸型：例如羊毛纤维，表现出弹性特征。
当然上述分类并不很严格，对于化学纤维的加工工艺不同， 加工条件不同，它的拉伸变形曲线也会不同。
公斤力
0.101972 1.01972×10-6
1 10-3
克力
101.972 1.01972×10-8
1000 1
一． 纤维拉伸断裂性能的指标
2．相对强度 纤维粗细不同时，强力也不同，因而对于不同粗
细的纤维，强力指标无可比性，为了便于比较， 可以将强力折合成规定粗细时的力，这就是相对 强度。 纤维的相对强度因折合的细度标准不同而有很多 种，最常用的有以下三种。
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2.影响纱线一次拉伸断裂的因素 （1）纤维的性能
① 纤维的长度较长，细度较细时，纤维较柔软，在纱 中互相抱合就较紧贴，滑脱长度缩短，纱截面中纤维根数 可以较多，使纤维在纱内外层转移的机会增加，各根纤维 受力比较均匀，因而成纱强度较高。
③纤维的结 晶度：
结晶度↑--大 分子排列规整， 缝隙孔洞较少， 而且纤维的强 度高、伸长小、 屈服应力和初 始模量较高， 但脆性可能也 增加。
④纤维形态结构:
纤维的裂缝孔洞等缺陷和形态结构的不均一 会使纤维的强度下降。
（2）温湿度
①温度：
在回潮率一定时， 温度↑---大分子热运动 能高，大分子柔曲性 提高，分子间结合力 削弱---强度↓
(3)试验条件
试样长度较长时，测得的强度较低、试样越长，可能出现 的最薄弱环节的机会多，测得的强度就较低。
试样根数多，由于断裂的伸长率不均匀，纤维断裂不同时， 故测得的平均强度越小，(根数↑--差异越大↑--强度↓)
拉伸速度越大，拉伸至断裂的时间越短，测得的强力较大 而伸长较小。
（二）纱线拉伸断机理及主要影响因素
曲线上的b点为屈服点，这一点对应的拉伸 应力为屈服应力（σb），对应的伸长率就是屈 服应变（εb）。 屈服点所代表的物理概念是什么呢？
对于纺织材料来说，在屈服点பைடு நூலகம்下时，变形绝大部 分是弹性变形（完全可恢复)，而屈服点以上部分所 产生的主要是塑性变形（不可恢复）。
屈服点高的纤维，其织物的保形性就好，不易起皱。
如涤纶、锦纶。
▪ 拉伸变形曲线有关指标： 1、初始模量：ob段斜率较大，斜率即拉伸 模量E。在曲线ob段接近0点附近，模量较高， 即为初始模量，它代表纺织纤维、纱线和织 物在受拉伸力很小时抵抗变形的能力。
▪ 单位为cN／tex或cN／dtex.其大小与纤维 材料的分子结构及聚集状态有关。
2、屈服应力、应变
电子纤维强力仪
束纤维强力仪
（二）拉伸变形曲线及有关指标
纺织材料在拉伸过程中，应力和变形同时发展，发展过 程的曲线图叫“拉伸图”。横坐标为伸长率ε(％)，纵坐标为 拉伸应力σ，拉伸曲线为应力—应变曲线 （一）应力—应变曲线（负荷—伸长曲线，拉伸图） 纤维的种类很多，实际得到的应力—应变曲线具有各种 各样的形状。基本上分为三类：
的方式是被拉断。表达纺织材料抵抗拉伸能力 的指标很多，主要有以下指标。
（一）拉伸断裂强力和拉伸断裂比强度 （第二章第六节） 1、拉伸断裂强力：指纺织材料能够承受的最大 拉伸外力。单位：牛顿(牛顿是使1kg质量的物体 得到1m/s2加速度所需的力)，强力与纤维的粗细 有关，所以对不同粗细的纤维、纱线没有可比性。 2、断裂比强度：为了便于比较不同粗细的纤维、 纱线的拉伸断裂性质的指标，将强力折合成规定 粗细时的力。
伸长↑
②相对湿度和纤维回潮率：
相对湿度↑---纤维回潮率↑---分子间结合力越弱，结 晶区松散---强度↓伸长↑初始模量↓。
棉、麻由于聚合度、结晶度都较高，水分子进入后大 分子间的结合力减弱不显著，同时可将一些大分子链 上的缠结点拆开，分子链舒展和受力分子链的增加， 平均地承担纤维上所受的力，所以吸湿后棉、麻纤维 强力增加。
2. 影响纺织纤维拉伸断裂强度的主要因素 （1）纤维的内部结构
①大分子的聚合度：聚合度愈大，分子结合力愈 大，纤维强度愈高。 n小---纤维的强度较低而伸长率较大 n大---纤维的强度较高而伸长率较小
②纤维的取向度： 取向度↑---大
分子较挺直， 分子间结合力 大，承担断裂 应力的大分子 较多---纤维的 强度高、伸长小。
②纤维长度整齐高好，纤维细而均匀，成纱条干好，成 纱强力高。
③纤维强度大，成纱强度大。
（2）纱线结构 ①捻度：
单纱强度随着捻度的增加，开始上升，后来又下 降，极大值处于临界捻度。
第九章 纺织材料的基本力学性质
纺织材料的基本力学性质是指纤维、纱线、织物等在外力 作用时的性质，总体包括了拉伸、压缩、弯曲、扭转、摩擦、 磨损、疲劳等各方面的作用。
如对纺织材料施加拉伸作用时，它们将出现伸长、断裂等 现象。
第一节 纤维和纱线的拉伸性质
一、纺织材料拉伸断裂性质的基本指标 纺织材料在外力作用下破坏时，主要和基本
◆常用纺织纤维的拉伸曲线
◆高强低伸型曲线： 棉、麻等拉伸曲线近似于直线，斜率很大，该类
纤维的聚合度、结晶度、取向度都比较高，大分子 链属刚性分子链之故。 ◆低强高伸型曲线：
如羊毛、醋酯纤维，主要原因这些纤维大分子聚 合度虽不低，但分子链柔曲性高，结晶度、取向度 较低，分子间不能形成良好的排列，且分子间易产 生滑脱。 ◆高强高伸型曲线：
1. 纱线拉伸断机理
当纱线开始受到拉伸时，纤维本身的皱曲减少，伸 直度提高，表现出初始阶段的伸长变形。这时纱线截面 开始收缩，增加了纱中外层纤维对内层纤维的压力，继 续拉伸的过程中，纱中外层纤维、短的部分滑脱被抽拔， 纤维受到最紧张的拉伸到一定程度后，即纤维受力达到 拉断强度时，外层纤维逐步断裂，承受外力的纤维根数 减少了，由外层向内层逐渐断裂或滑脱。
3、拉伸断裂功
如图所示，曲 线oa下的面积 即为材料抵抗 外力破坏所具 有的能量即拉 伸断裂功。
二、纺织材料断裂机理及主要影响因素 （一）纺织纤维断裂机理及主要影响因素
1. 纺织纤维的断裂机理
纤维受力开始时，首先是纤维中各结晶区之间的非晶区 内长度最短的大分子链伸直，成为接近于与纤维轴线平行 而且弯曲最小的大分子，其后这些大分子受力拉伸，使化 学价键长度拉长、键角拉大，之后一部分最伸直、最紧张 的大分子链或基原纤逐步地被从结晶区中抽拔出来，这时 个别的大分子主链破拉断，各结晶区逐步产生相对位移， 使结晶区之间沿纤维轴向的距离拉大。大分子或基原纤在 结晶区被抽拔移动越来越多,被拉断的大分子也逐步增多， 结晶区中大分子之间或基原纤之间的结合力抵抗不住拉伸 力的作用，从而产生明显滑移，大批分子被抽拔，伸长变 形迅速断开，达到拉伸曲线的断裂点。