第五章力学性质课件.ppt
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第五章 纤维的力学性质 第一节? 单纤维的拉伸性质 一、表示纤维拉伸性能的指标 ???? 指标有:断裂强力; 断裂强度; 断裂伸长率 1. 绝对强力 断裂强力P 定义:纤维能够承受的最大拉伸外力。 单位:牛顿(N);厘牛(cN) ;克力(gf)。 ???? 对不同粗细的纤维,强力没有可比性。 2. 相对强度 —具有可比性 (1)断裂强度Ptex/Pden 断裂强度是用以比较不同粗细纤维的拉伸 断裂性质的指标。也叫比强度,比应力。 表示纤维抵抗外力破坏能力的指标。 定义:每特(或每旦)纤维所能承受的最 大拉力。 单位:N/tex(cN/dtex);N/den(cN/den)。 其计算式为: ??????????????????Ptex=P/Ntex ????????????? ???Pden=P/Nden (2)断裂应力σ 定义:指纤维单位截面上能承受的最大拉力。 单位:N/m2(帕);N/mm2(兆帕)。 其计算式为: ???????????????????? σ = P/S 式中:σ——纤维的断裂应力(MPa) ?????????????P——纤维的强力(N) ?????????????S——纤维的截面积(mm2) (3)断裂长度——以长度形式表示的相对强度指标 定义:纤维的自身重量与其断裂强力相等时所 具有的长度。(即一定长度的纤维,其重量可将自身拉断,该长度为断裂长度。) 其计算公式为: LR=(P/g)*Nm 式中:LR——纤维的断裂长度(km) P ——纤维的强力(N) ?????????? g ——重力加速度(等于9.8m/s2) ?????? Nm——纤维的公制支数。 纤维强度三个指标之间的换算式为: σ = Υ*Ptex*103=9*Υ*Pden*103 Ptex=9*Pden LR = Ptex= 9*Pden 式中: ? σ——纤维的断裂应力(kgf/mm2); Υ——纤维的密度(g/cm3); Ptex——纤维的特数制断裂强度(gf/tex); Pden——纤维的旦数制断裂强度(gf/d); ?? g——重力加速度(等于9.8m/s2); ?LR——纤维的断裂长度(m)。 可以看出,相同的断裂长度和断裂强度, 其断裂应力随纤维的密度而异,只有当纤 维密度相同时,断裂应力和断裂强度才具 有可比性。 3.断裂伸长率 ε——应变 定义:纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断裂伸长率。 它表示纤维承受拉伸变形的能力。 其计算公式为: ??????????????????ε =(L-Lo)/ Lo 式中: ? Lo——纤维加预张力伸直后的长度(mm); ? L ——纤维断裂时的长度(mm); 二、 拉伸曲线的基本性质 纺织纤维在拉伸外力作用下产生的应力应变关系称为拉伸性质。 1、 拉伸曲线定义 ???负荷-伸长曲线:表示纤维在拉伸过程中的负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。 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):类似弹簧;变形可回复;大应力,小变形; Q:屈服点 Q→S(屈服区):变形显著且不易回复,小应力,大变形; S: 强化点。 S→A(增强区):大分子主链受力,大应力,小变形。? A:断裂点。 拉伸曲线反映的指标: 1.断裂强力(或断裂强度) 2.断裂伸长(或断裂伸长率) 3.初始模量E 定义:纤维拉伸曲线上起始一段直线部分的斜率,或伸长率为1%时对应的强力。 反应纤维在小负荷作用下变形的难易程度,它反映了纤维的刚性。 ?E越大表示纤维在小负荷作用下不易变形,刚性较好,其制品比较挺括; ?E越小表示纤维在小负荷作用下容易变形,刚性较差,其制品比较软。 ?天然纤维:麻棉丝毛; ?再生纤维:富纤粘胶醋纤; ?合成纤维:涤纶腈纶维纶锦纶 4.屈服应力与屈服应变 ? 屈服点:曲线由伸长较小部分转向伸 长较大部分的转折点。 ? 屈服应力:屈服点处所对应的应力。 ? 屈服应变:屈服点处所对应的应变。 ? 5.断裂功、断裂比功和功系数 (1)断裂功W ??? 定义:指拉断纤维过程中外力所作的功,或纤维受拉伸到断裂时所吸收的能量。 W是强力和伸长的综合指标,用来有效评价纤维的坚牢度与耐用性能。 W大,说明断裂时吸收的能量大,纤维的韧性好,耐疲劳性能强,能承受较大的冲击。 在负荷-伸长曲线上,断裂功就是曲
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