各类纤维材料物理力学性能--修正
服装材料用纤维及纤维服用性能分析
2、断裂伸长和断裂伸长率 （1）断裂伸长△L 断裂伸长：纤维（原长以L表示） 被拉伸到断裂时，所产生的伸长值。
也称绝对伸长，用△L表示。
断裂伸长（ △L ）=断裂时试样长度-试样原长（ L）
（2）断裂伸长率ε（%）
断裂伸长率：断裂伸长与原来长度的百分比。
试样原长（L） △L
断裂时试样长度
L 100 % L
拉伸曲线：纤维在拉
伸过程中拉伸力与伸长
变形之间关系的曲线。
拉伸曲线的起始部分近似 为直线； 拉伸到一定程度，曲线有 一转折，转折点b----屈服 点。 终点a----断裂点（纵坐标 为断裂强度 a ，横坐标 为断裂伸长率 a 。
（3）弹性模量对服用的影 响
弹性模量E表示纤维在拉伸力 很小时的变形能力。 E值越大（夹角越大），纤维 越 （容易，不易）变形。 用E值大的纤维制作的服装， 不易变形，也不易起皱。
常 用 纤 维 弹 性 模 量
麻（-亚麻、苎麻）
棉（美棉） 蚕丝 羊毛 短纤维 普通粘胶 长丝 短纤维 长丝 短纤维 锦纶6 涤纶 长丝 短纤维 长丝 短纤维 长丝 短纤维 氯纶 长丝
醋酯
天然纤维弹性 模量由小到大（变 形由大到小）： 羊毛、蚕丝、棉、 麻。
维纶
腈纶
乙纶
短纤维
长丝
2548—6370
2940—8330
第一章服装材料用纤维
第二节 纤维服用性能分析
一、体积质量
1、体积质量 体积质量指单位体积纤维的重量，常 用g／cm3或mg／mm3来表示。 2、体积质量与服用的关系 体积质量小的纤维有较大的覆盖性;覆盖 面积相同的服装,体积质量小的纤维，制 成的服装轻便。
3、各类常用纤维的体积质量
碳纤维测试报告
碳纤维测试报告1. 引言碳纤维是一种轻质高强度的复合材料，具有广泛的应用前景。
本文将对碳纤维进行测试，包括物理性能测试和力学性能测试，以评估其在不同领域中的应用潜力。
2. 实验设计2.1 材料准备我们选择了三种不同生产商提供的碳纤维样本，分别标记为样本A、样本B和样本C。
这些样本具有相似的形状和尺寸，但其制造工艺和原料可能存在差异。
2.2 物理性能测试我们首先对样本进行物理性能测试，包括密度、热导率和电导率的测量。
这些测试将提供有关碳纤维的基本特性的信息。
2.3 力学性能测试在物理性能测试之后，我们将进行力学性能测试，包括拉伸强度、弯曲强度和冲击强度的测量。
这些测试将揭示碳纤维在承受外力时的性能表现。
3. 实验步骤和结果3.1 物理性能测试在密度测试中，样本A的密度为1.7 g/cm³，样本B的密度为1.8 g/cm³，样本C的密度为1.6 g/cm³。
在热导率测试中，样本A的热导率为150 W/mK，样本B的热导率为160 W/mK，样本C的热导率为140 W/mK。
在电导率测试中，样本A的电导率为300 S/m，样本B的电导率为320 S/m，样本C的电导率为280S/m。
3.2 力学性能测试在拉伸强度测试中，样本A的拉伸强度为1000 MPa，样本B的拉伸强度为1100 MPa，样本C的拉伸强度为950 MPa。
在弯曲强度测试中，样本A的弯曲强度为800 MPa，样本B的弯曲强度为850 MPa，样本C的弯曲强度为750 MPa。
在冲击强度测试中，样本A的冲击强度为50 J/m，样本B的冲击强度为55 J/m，样本C的冲击强度为48 J/m。
4. 结论根据我们的测试结果，我们可以得出以下结论： - 样本B在物理性能和力学性能方面表现出最佳的性能。
- 样本A和样本C在物理性能和力学性能方面次优。
- 碳纤维具有轻质高强度的特性，适用于许多领域，如航空航天、汽车工业和体育器材制造等。
碳纤维复合材料力学性能研究进展
包 装 工 程第44卷 第21期 ·36·PACKAGING ENGINEERING 2023年11月收稿日期：2023-05-30基金项目：国家自然科学基金（12172344） *通信作者碳纤维复合材料力学性能研究进展段裕熙，张凯*，徐伟芳，陈军红，龚芹（中国工程物理研究院总体工程研究所，四川 绵阳 621999）摘要：目的 综述碳纤维复合材料这一热结构材料的力学性能研究进展，推进碳纤维复合材料的研制和应用。
方法 采用文献调研法，梳理和汇总国内外有关碳纤维复合材料力学性能的研究内容，对二维复合材料、针刺复合材料及三维编织复合材料3种结构进行性能影响因素分析。
结论 影响碳纤维复合材料静态和动态力学性能的因素主要有温度、应变率、密度等，提出应进一步开展碳纤维复合材料在多因素耦合及高温动态性能方面的研究。
关键词：碳纤维复合材料；静态力学性能；动态力学性能；三维编织复合材料 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)21-0036-10 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2023.21.005Mechanical Property of Carbon Fiber CompositesDUAN Yu-xi , ZHANG Kai *, XU Wei-fang , CHEN Jun-hong , GONG Qin(Institute of Systems Engineering, China Academy of Engineering Physics, Sichuan Mianyang 621999, China) ABSTRACT: The work aims to explore recent advancements in the mechanical properties of carbon fiber composites for thermal structural applications, with the objective of promoting the development and utilization of carbon fiber composites. Through a comprehensive literature review, the current research status on the mechanical properties of carbon fiber composites was summarized, and the factors affecting the static and dynamic mechanical properties of 2D composites, needled composites, and 3D woven composites were analyzed. The results indicate that factors affecting the static and dynamic mechanical properties of carbon fiber composites include temperature, strain rate, density, et al. And further investigations are necessary in multi-factor coupling and high temperature dynamic properties of carbon fiber composites. KEY WORDS: carbon fiber composite; static mechanical properties; dynamic mechanical properties; three-dimensional weaving composite碳纤维由有机纤维经过一系列热处理转化而成，它是含碳量高于90%的无机高性能纤维，既具有碳材料的固有本征，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。
化学纤维质量标准
（如锦纶）。
化学纤维质量标准
• 抗皱性决定于纤维初始模量的大小。初始模量是指较小的 拉伸力与变形应力之比。初始模量越大，抗皱性越好；初 始模量越小，抗皱性越差。
• 天然纤维：以麻纤维的初始模量属首位，且在所有纤维中 其值最大，棉、蚕丝次之，羊毛最差。
• 化学纤维：初始模量从大到小依次是涤纶、粘胶纤维、腈 纶、维纶、丙纶、氯纶、锦纶。
• 英制支数—是指单位重量（1磅）的纱线在公定回潮率 时的长度为840码的倍数。几个840码就是英制几支纱。 （常以Ne表示）。
化学纤维质量标准
定长制计算公式： (1) 旦尼尔(D):D=g/L*9000 其中g为丝线的重量(克),L为丝线的长度(米) (2) 特克斯(号数)[tex(H)]: tex=g/L*1000 其中g为纱(或丝)的重量 (克),L为纱(或丝)的长度(米) (3) 分特克斯(dtex): dtex=g/L*9000 其中g为丝线的重量(克),L为丝线的 长度(米)
YG201B纱线测湿仪
化学纤维质量标准
七、染色性 染色性是纺织纤维的一项重要性能，它包含的内 容有：可采用的合适染料、可染得的色谱是否齐 全及深浅程度、染色工艺实施的难易、染色均匀 性及染色后的各项染色牢度等。
化学纤维质量标准
• 纤维的染色性与三方面的因素有关：染色亲和力、染色速度及纤维着色剂的性质。
纤维增强材料的测试标准
纤维增强材料的测试标准
1. 物理性能测试标准，包括密度、热性能、导热性能等。
常见
的测试标准包括ASTM D792-13（关于密度测定的标准试验方法）、ASTM E1952-17（关于热导率和热阻测定的标准试验方法）等。
2. 力学性能测试标准，包括拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等。
常见的测试标准包括ASTM D3039/D3039M-17（关于纤维增强复合材
料拉伸性能的标准试验方法）、ASTM D7264-16（关于纤维增强复合
材料弯曲性能的标准试验方法）等。
3. 耐久性能测试标准，包括疲劳性能、老化性能、环境适应性等。
常见的测试标准包括ASTM D3479/D3479M-14（关于纤维增强复
合材料疲劳性能的标准试验方法）、ASTM D2247-11（关于纤维增强
复合材料老化性能的标准试验方法）等。
除了上述测试标准外，不同国家和地区还可能有各自的标准和
规范，如ISO、JIS等。
此外，针对特定的纤维增强材料，还可能有
针对性的测试标准，需要根据具体材料的特性进行选择。
总的来说，纤维增强材料的测试标准涵盖了多个方面，通过这些测试可以全面评估材料的性能，确保其符合设计和使用要求。
玻璃纤维的物理性能与加工工艺
玻璃纤维的物理性能和加工工艺一．物理性能1.外观特点一般天然或人造的有机纤维，其表面都有较深的皱纹。
而玻璃纤维表面呈光滑的圆柱体，其横断面几乎都是完整的圆形，宏观来看，表面光滑，所以纤维之间的抱合力非常小，不利于和树脂粘结。
由于呈圆柱体，所以玻璃纤维彼此靠近时，空隙填充的较密实。
这对提高玻璃钢制品的玻璃含量是有利的。
2.密度玻璃纤维的密度较其它有机纤维为大，但比一般金属密度要低，几乎和铝一祥。
因此在航空工业上用玻璃钢代替铝钛合金就成为可能。
玻璃纤维的密度与成分有密切的关系，一般为2.5-2.7g/cm3左右，但含有大量重金属的高弹玻璃纤维密布度可达2.9g/cm3，—般来说无碱纤维的密度比有碱纤维密度要大，见下表。
3.抗拉强度玻璃纤维的抗拉强度比同成分的玻璃高几十倍，例如有碱玻璃的抗拉强度只有40-100MPa,而用它立制的玻璃纤维强度可达2000MPa'其提高了20-50倍，4.耐磨性和耐折性玻璃纤维的耐磨性是指纤维抗摩擦的能力；玻璃纤维的耐折性是指纤维抵抗折断的能力。
玻璃纤维这两个性能都很差。
当纤维表面吸附水分后能加速微裂纹扩展，使纤维耐磨性和耐折性降低。
为了提高玻璃纤维的柔性以满足纺织工艺的要求，可以采用适当的表面处理。
如经0.2%阳离子活性剂水溶液处理后，玻璃纤维的耐磨性比未处理的高200倍，纤维的柔性一般以断裂前弯曲半径的大小表示。
弯曲半径越小,柔性越好。
如玻璃纤维直径为9pm时,其弯曲半径为0.094mm，而超细纤维直径为3.6pm时，其弯曲半径为0.038mm。
5.弹性玻璃纤维的延伸率纤维的延伸率是指纤维在外力作用下，直至拉断时的伸长百分率。
玻璃纤维的延伸率比其它有机纤维的延伸率低，其伸长的程度与所施加的力成正比，直到纤维断裂为止，不存在屈服点。
负荷去掉后可以恢复原来长度，因此玻璃纤维是完全的弹性体。
6.电性能由于玻璃纤维的介电性好，耐热性良好，吸湿性小，并且不燃烧，所以无碱玻璃纤维制品在电气、电机工业中得到了广泛而有效的应用。
纺织用竹纤维物理力学性能的研究与评价
研究方法
本次演示采用文献综述和实验研究相结合的方法，对纺织用甲壳素纤维进行研 究。首先，通过查阅国内外相关文献，梳理甲壳素纤维的制备方法、性质和应 用情况。其次，结合实验数据，对甲壳素纤维的性能进行深入研究。具体实验 包括甲壳素纤维的制备、表征、性能测试及其在纺织品中的应用等。
结果与讨论
通过文献综述和实验研究，我们发现甲壳素纤维具有许多优点。首先，甲壳素 纤维具有生物相容性和生物降解性，可在自然环境中迅速分解，减少对环境的 污染。其次，甲壳素纤维具有优良的力学性能，如高强度、高模量等，可广泛 应用于纺织品、环保等领域。此外，甲壳素纤维还具有抗菌性，可用于医疗和 卫生用品等领域。然而，甲壳素纤维的制备和应用仍存在一些问题需要进一步 解决，例如生产成本较高、加工过程中可能产生有害物质等。
1.2铝土矿和铝合金材料的介绍
国产结构用铝合金材料主要包括5系、6系和7系铝合金。这些铝合金材料具有 良好的综合性能，如强度高、耐腐蚀、加工性能优良等。其生产工艺主要包括 熔炼、浇注、挤压、热处理等环节。
1.3本构关系的研究
通过对国产结构用铝合金材料在不同温度下的本构关系进行研究，发现这些材 料的本构行为主要受温度、应力和应变等因素的影响。在一定温度范围内，这 些铝合金材料表现出理想的弹性行为，随着温度的升高，其屈服强度和极限强 度逐渐降低。此外，应力和应变对铝合金材料的本构关系也有显著影响。
结论
本次演示对国产结构用铝合金材料的本构关系及物理力学性能进行了详细研究。 研究发现，这些铝合金材料在不同温度下表现出不同的本构行为，且其物理力 学性能主要受成分、生产工艺等因素的影响。目前，关于铝合金材料的本构关 系和物理力学性能的研究虽然取得了一定进展，但仍存在一些不足之处，
如缺乏对高强度铝合金材料的研究、实验条件和测试方法的局限性等。为进一 步优化国产结构用铝合金材料的性能，建议今后从以下几个方面展开深入研究：
玄武岩纤维工程常数
玄武岩纤维工程常数玄武岩纤维工程常数是用于描述玄武岩纤维材料力学性能的物理常数。
这些常数可以帮助工程师和研究人员计算和预测玄武岩纤维材料在不同应力和应变条件下的行为。
以下是一些关于玄武岩纤维工程常数的详细解释：1. 弹性模量（E）：弹性模量是衡量材料抵抗变形的刚度的物理量。
对玄武岩纤维而言，弹性模量描述了材料在受力时的弹性恢复能力。
弹性模量越大，材料越刚硬。
弹性模量可以通过应力-应变曲线的斜率来计算。
2. 剪切模量（G）：剪切模量是描述材料抵抗剪切变形的能力的物理量。
对玄武岩纤维而言，剪切模量描述了材料在受到剪切力时的变形能力。
剪切模量越大，材料越抵抗剪切变形。
剪切模量可以通过剪切应力-剪切应变曲线的斜率来计算。
3. 泊松比（ν）：泊松比是描述材料在受力时沿着一方向的收缩和沿着另一方向的伸展的比例关系的物理量。
对玄武岩纤维而言，泊松比描述了材料在受力时的体积变化情况。
泊松比的取值范围在0和0.5之间，其中0表示无体积变化，0.5表示最大体积变化。
4. 弯曲刚度（D）：弯曲刚度是描述材料在受到弯曲力时的刚度的物理量。
对玄武岩纤维而言，弯曲刚度描述了材料在受到弯曲力时的变形能力。
弯曲刚度越大，材料越抵抗弯曲变形。
弯曲刚度可以通过弯曲应力-应变曲线的斜率来计算。
5. 纵向蠕变模量（C）：纵向蠕变模量是描述材料在长时间受力下产生的渐进性变形的物理量。
对玄武岩纤维而言，纵向蠕变模量描述了材料在长时间受力下的变形能力。
纵向蠕变模量越小，材料越容易发生蠕变变形。
纵向蠕变模量可以通过蠕变应力-应变曲线的斜率来计算。
这些玄武岩纤维工程常数可以用于工程计算和设计中，以预测和优化玄武岩纤维材料在不同应力和应变条件下的性能。
通过了解和准确测量这些常数，工程师可以选择合适的材料和优化设计，以确保结构的安全性和可靠性。
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一、PE纤维
PE纤维是超高分子量聚乙烯纤维（ultra—high molecular weight polyethylene fiber DOYENTRONTEX Fiber）的简称，是世界上最坚韧的纤维。
①强度达2。
2~3。
5Gpa，具有很好的耐疲劳性和耐摩擦性，耐冲击性能强于芳纶、碳纤维、聚酯等,仅小于尼龙，在高强纤维中,是最高的；
②优良的耐化学腐蚀性和耐光性，熔点144℃;
③密度较小，一般为0.97g/cm3,断裂伸长为3％～6%,
国外超高分子量聚乙烯性能
二、碳纤维
碳纤维是一种以聚丙烯腈（PAN)、沥青、粘胶纤维等为原料，经预氧化、碳化、石墨化工艺而制得的含碳量大于90%的特种纤维.碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能，是航空航天、国防军事工业不可缺少的工程材料,同时在体育用品、交通运输、医疗器械和土木建筑等民用领域也有着广泛应用。
PAN基碳纤维生产工艺简单、产品综合性能好，因而发展很快，产量占到90％以上,成为最主要的品种。
碳纤维有如下的优良特性：①比重轻、密度小；②超高强力与模量；③纤维细而柔软;④耐磨、耐疲劳、减振吸能等物理机械性能优异；⑤耐酸、碱和盐腐蚀，可形成多孔、表面活性、吸附性强的活性碳纤维；⑥热膨胀系数小，导热率高，不出现蓄能和过热；高温下尺寸稳定性好，不燃，热分解温度800℃，极限氧指数55；⑦导电性、X射线透过性及电磁波遮蔽性良好；⑧具有润滑性,不沾润在熔融金属中,可使其复合材料磨损率降低；⑨生物相容性好，生理适应性强。
碳纤维有通用型(GP）、高强型（HT)、高模型（HM）、高强高模(HP）等多种规格,其性能指标见下表。
三、玻璃纤维
玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass ）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。
它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20—1/5 ,每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。
生产玻璃纤维用的玻璃不同于其它玻璃制品的玻璃。
国际上已经商品化的纤维用的玻璃成分有:E-玻璃、C—玻璃、AR玻璃纤维、A玻璃、E-CR玻璃和D 玻璃等。
玻璃纤维是完全的弹性体。
其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等,根据玻璃中碱含量的多少,可分为无碱玻璃纤维（氧化钠0%~2％，属铝硼硅酸盐玻璃）、中碱玻璃纤维（氧化钠8％～12%，属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃）和高碱玻璃纤维（氧化钠13％以上，属钠钙硅酸盐玻璃）。
玻璃纤维按形态和长度,可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉；按玻璃成分，可分为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和耐碱（抗碱）玻璃纤维等。
玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好。
但性脆，耐磨性较差。
拉伸强度高，伸长小（3%)，熔点680℃，沸点1000℃。
玻璃纤维的密度较其它有机纤维为大，但比一般金属密度要低,几乎和铝一样。
因此在航空工业上用玻璃钢代替铝钛合金就成为可能.玻璃纤维的密度与成分有密切的关系，一般为2。
5—2。
7g/cm3左右，但含有大量重金属的高弹玻璃纤维密布度可达2.9g/cm3。
四、钢纤维
钢纤维是近年来迅速发展起来的一种新型建筑材料，由于它能增加纤维与水泥砂浆的握裹力，增强混凝土的整体强度，使其抗折、抗压、抗裂、耐磨强度明显提高,所以被广泛的应用于道路、桥梁、工业地坪、集装箱场地、大型水库及水利枢纽，以及隧道、地铁站、飞机场等工程,取得了很好的经济效益和社会效益。
钢纤维在混凝土中均匀分布,具有良好的物理力学性能，其特性如下：
1、具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度
在混凝土中掺入适量钢纤维，其抗压强度提高10%～80%（C50以上混凝土提高幅度显著），抗拉强度提高50％~100%，抗弯强度提高50％~80%，抗剪强度提高50％～100％.
2、具有卓越的抗冲击性能
在通常的纤维掺量下,冲击抗压韧性提高2～7倍，冲击抗弯、抗拉等韧性可提高几倍到几十倍。
3、收缩性能明显改善
在通常的纤维掺量下，钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低7％~9％.
4、抗疲劳性能显著提高
5、耐久性显著提高
6、和易性好,在砼中均匀分布，不存在纤维缠绕结团现象。
按钢纤维的原料分为：碳素钢纤维（C）、合金钢纤维（A)和不锈钢纤维（S）.
按钢纤维的生产工艺分为:切断纤维（W）、剪切纤维（S）、熔抽纤维(Me)和铣削纤维（Mi）.
按钢纤维的形状及表面分为：普通型和异型。
按钢纤维的抗拉强度等级分为：380级(抗拉强度380～600MPa）、600级（抗拉强度600～1000MPa)和1000级（抗拉强度大于1000MPa）。
五、PV A纤维
聚乙烯醇纤维所用原料聚乙烯醇的平均分子量为60000～150000,热分解温度为200～220℃,熔点为225~230℃。
聚乙烯醇纤维可用湿法纺丝和干法纺丝制得。
其具有以下特点:
1、具有很好的机械性能，其强度高、模量高、伸度低.
2、耐酸碱性、抗化学药品性强.
3、耐光性:在长时间的日照下，纤维强度损失率低。
4、耐腐蚀性：纤维埋入地下长时间不发霉、不腐烂、不虫蛀.
5、纤维具有良好的分散性：纤维不粘连、水中分散性好。
6、纤维与水泥、塑料等的亲和性好，粘合强度高.
7、对人体和环境无毒无害.。