织物基本力学性质
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。
纺织材料学-第16章 织物的基本力学性质
三、影响织物顶破性质的因素
• 织物拉伸断裂强力 • 机织物经、纬两向的结构和纱线性质差异程度 • 织物的伸长率和织缩率 • 因具有高伸长率的特点和各向同性的调整，针
织物顶破强度较高 • 非织造布的纤维强度，纤维间固着点的强度是
– 依据作用形式分为平磨、曲磨、折边磨、复 合磨多种。
• 实际穿着试验
• 平磨 flat abrasion
– 平磨是指织物试样表面在定压下与磨料摩擦所受到 的磨损。
– 模拟上衣肘部、裤子的臀膝部、袜底、床单、沙发 用织物、地毯等的磨损。
– 按对织物的摩擦方向又可分为往复式、回转式和马 丁代尔（Martindale）多向式三种。
• 1. 斜面法
刻度尺条
l
l0
织物
梯形木块
θ
梯形木块
织物
θ
• 织物样条 15cm×2cm
• 由刻度尺上推出的长度l0和斜面角度，可求出抗弯长
度bending length C(cm)：
C
l0
cos( / 2) 8 tan()
1
3
l0
f
()
取 = 450 C 0.487 l0
• 2. 心形法
–织物试样为条形(长20cm×宽2cm)，带有有效长度 的记号线。
200mm，毛织物为100mm；纱线为500mm，纤维一 般为20mm
第二节 织物的撕裂性质
• 织物边缘在一集中负荷作用下被撕开的现象称 为撕裂，或称撕破tearing property
• 撕裂强力的测试方法 • 撕裂破坏机理 • 织物的撕裂曲线及撕裂强力指标 • 影响织物撕裂强力的因素 • 织物的纰裂
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
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。
新第八章 纺织材料的基本力学性质)
第八章 纺织材料的基本力学性质1. 拉伸变形曲线（1）负荷—伸长曲线(P —△l )：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性。
（2）应力-应变曲线(σ -ε )相对负荷（应力、比强度等）为纵坐标，伸长率为横坐标。
（2）断裂应力σa ：断裂点a 对应的拉伸应力。
断裂伸长率εa ：断裂时的伸长率。
不同的材料拉伸曲线形状不同，分三类： ① 高强低伸型：如麻、棉② ②高强高伸型：如锦纶、涤纶 ③低强高伸型：如羊毛（1）初始模量纺织材料应力-应变曲线上初始一段直线部分的应力应变比值。
（简便求法：应变1％处应力的100倍）物理意义：表示材料在小负荷下变形的难易程度，即材料的刚性。
小，柔软，如羊毛、粘胶等；涤纶的E 高，故织物挺括；E的大小与分子结构及聚集状态有关。
b.功系数（充满系数）：断裂功/（强力×断裂伸长）。
2. 影响纤维拉伸断裂强度的因素1）纤维的内部结构聚合度n：聚合度越大，强度越高（不易滑移、抽拔）。
取向度：取向度增大，强度增加，断裂伸长减小。
结晶度：结晶度愈高（缝隙孔洞少，分子结合力大），断裂强度、屈服应力和初始模量较高，伸长小，脆性大。
（2）温湿度①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，分子间结合力削弱，强力减小。
②纤维回潮率大，分子间结合力弱，纤维强力小，伸长增大。
棉、麻例外，因其聚合度高，分子链长，回潮率提高后，分子间的氢键减弱，分子间的滑移提高了张力均匀性，故纤维强力增加。
（3）试验条件①试样长度------试样长度长，测得的强度较低（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。
②试样根数---------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）③拉伸速度拉伸速度大，测得强力较大而伸长小。
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。
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。
第十六章 织物的基本力学性质
第十六章 织物的基本力学性质织物的基本力学性质包括拉伸、撕裂、顶破和弯曲等。
第一节 织物的拉伸性质一、拉伸性质的测定方法和指标1. 拉伸性质测试方法 （1）机织物扯边纱条样法(Raveled-Strip Method)： 抓样法(Grab Method)：切割条样法(Cut-Strip Method)：(a)(b)图16-1 拉伸试验织物试样及夹持方式（2）针织物 （3）非织造布2. 织物的拉伸曲线及指标拉伸力(N )(a) 纯纺织物 (b) 方向和混纺织物图16-2不同织物及不同混纺经纬向拉伸曲伸长(cm)伸长(cm)图16-3几种针织物的拉伸曲线3. 织物的拉伸性能指标 (1) 断裂强度和断裂伸长率双轴向拉伸试验机，拉伸作用原理如图16-5所示， (a)为两向拉伸力均等的情况；(b)为两向拉伸力不等（或保持一端不动）的情况；(c)为非对称的平行四边形变形拉伸。
(b)(c) 图16-5 双轴拉伸试验(2) 断裂功二、织物的拉伸断裂机理图16-6 拉伸中的束腰现象与断裂三、织物断裂强力的估算1. 机织物F Y W T,2e P P P e =（16-4）2. 针织物F L B A,21e P P P e =（16-5） 3. 非织造布B F0F0p e p = （16-6）四、影响织物拉伸性质的因素1. 机织物 (1) 纤维性质（2）纱线的线密度和结构（3）经纬密度和织物结构（4）上机张力（5）测试条件2. 针织物3. 非织造布第二节 织物的撕裂性质织物在使用过程中经常会受到集中负荷的作用，使局部损坏而断裂。
织物边缘在一集中负荷作用下被撕开的现象称为撕裂，亦称撕破。
一、 撕裂强力的测试方法1. 舌形法上夹头 (a) 单缝法试样P织物(b) 夹持与拉伸(c) 的下夹头图16-7 舌形法的试样与夹持方法2. 梯形法(Trapezoid method)上夹头织物(b)图16-8 梯形法的试样与夹持方法3. 落锤法(falling pendulum method)(a) 落锤法撕破仪 (b) 落锤撕破试样图16-9 落锤法的仪器和试样4. 翼形法(Wing tear method)(b)夹持方法图16-10 翼形法试样和夹持方法二、撕裂破坏机理P(a)单缝法P图16-11 单缝法撕裂破坏过程三、织物的撕裂曲线及撕裂强力指标1. 撕裂曲线2. 撕裂指标图16-12 两种典型撕裂过程曲线四、影响织物撕裂强力的因素1. 影响织物撕裂强力的内在因素(1) 纱线性质图16-13 织物撕裂强度与涤纶混纺比的关系(2) 织物组织(3) 织物织缩(4) 织物的经纬密(5) 织物的后整理2. 试验条件对织物撕裂强力的影响(1) 试样尺寸的影响(2)撕裂速度的影响(3)温湿度条件五、织物的纰裂织物的纰裂是指织物在使用过程中受到外力作用后所产生的纱线横向滑移。
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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（3）经纬密度和织物结构
经密不变，纬密增加，织物纬向强度增加，经向减少——上机张力增大，摩擦增加，织造中反复拉伸次数增加
纬密不变，经密增加，经向/纬向强度均增加——经纬纱交织次数增加，摩擦阻力增加
断裂强度/伸长率：平纹>斜纹>缎纹
交织点越多，浮长线越短，经纬间挤压力增大，切向滑动阻力增大，强度提高；但纱线屈曲增多，织物伸长大，模量降低
(3)切割条样法(Cut-Strip 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
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，在夹头钳口处产生的剪切应力集中，使大多试样在钳口附近撕断，影响准确性。
试样形式：梯形或环形试样
优点：改善钳口处的应力集中现象，且伸长均匀性也比矩形试条好。
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，在较小受力下呈较大地伸长
取向变形完成以后，纱线段和其中的纤维开始伸长
4.2
（1）初始模量较低
（2）拉伸曲线有陡增现象
（3）织物破坏首先是纱线断裂，直至织物结构解体
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.
1.1
(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
2.
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（接近比例大的纤维）
织物结构不同。拉伸曲线有差异
与织缩率有关。越大，在拉伸开始阶段伸长较大的现象越明显
3.
（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.
4.1
（1）机织物
（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大，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。
织物密度(根数/10厘米)
织物中纱线的强度利用系数
经
纬
经
纬
339
291
1.25
1.22
300
268
经纬密度增加的影响还要考虑，纱线强度损失大
（5）测试条件
夹持长度：毛——100mm，其它——200mm
拉伸速度：毛织物——20±3s，其它——30±5s
温湿度：标准大气条件
（2）纱线的线密度和结构
纬向纱线特数
18×2
36
21×2
42
24×2
48
29×2
58
织物纬向强度
833
715.4
916.3
840.8
961.4
894.7
985.9
924.1
纱线粗，强力高，经纬纱接触面积增加，纱线间切向滑动阻力增大，提高织物断裂强度。
股线强度高，织物强度高
捻度：在纱线达到临界捻系数之前，织物强度上升并达到最大值
1.14
1.18
257
224
1.06
1.02
257
224
1.06
1.02
5.
（1）纤维性质
混纺纱线
织物性能
低强高伸涤/棉织物
高强低伸涤/棉织物
断裂强度
(N/5cm)
纬
422.4
473.3
经
414.5
496.9
断裂伸长
(%)
纬
35.3
29.2
经
31.3
19.6
断裂功
(Nm)
纬
16.1
7.8
纬
13.4
8.5