第三章纤维的力学性质 第一节纤维的拉伸与疲劳性能 一、拉伸曲线的基本特征 表示纤维在拉伸过程中强力和伸长的关系曲线称为拉伸曲线(强力-伸长曲线、应力-应变曲线)。 纤维在拉伸过程中的行为表现和它的结构在拉伸过程中所发生的变化和破坏是有联系的，这样的本构关系可以通过对拉伸曲线的分析加以表述。拉伸从O′点开始： （1）自O′至O——如果拉伸前纤维未完全伸直，纤维将通过O′O逐渐伸直。 （2）自O至M——曲线基本上是直线段，表示纤维发生的是导致强力与伸长间呈直线相关的虎克变形，纤维中主要是发生了分子内或分子间键角键长的变形。 （3）自M至Q——强力与伸长间关系进入非直线相关阶段，表明纤维中非晶区内大分子链开始发生构象的变化，链与链之间的关系改变。 （4）自Q至S——Q点可称为屈服点，但大多数纤维都没有明晰的屈服点，因为屈服点是结晶物质的特征点，而纤维只有部份结晶态（区）、甚至没有结晶态只有有序区。自Q点开始，原存在于分子内或分子间的氢键等次价力联系开始破坏，首先是非晶区中大分子的错位滑移，所以，这一阶段，伸长增长快于强力。 （5）自S至A——随拉伸的进行，错位滑移的分子基本伸直平行，并可能在伸直的分子链间创造形成新次价力的机会，同时，纤维的结晶区也开始被破坏。拉断结晶区与非晶区中分子间联系，需要较大的外力，所以这一阶段强力上升很快，到A点，纤维断裂。 纤维的应力-应变曲线和强力-伸长曲线的特征相似。 表3-1 常见纤维的拉伸性质指标
二、表征纤维拉伸断裂特征的指标 1．强力 强力是指纤维能够承受的最大拉伸力，又名绝对强力、断裂强力。 2．相对强度 相对强度是应力指标，简称为强度，用纤维被拉断时单位横截面上承受的拉伸力来表示。根据采用的表征纤维截面积的指标不同，强度指标有以下几种： （1）断裂应力σ 又名强度极限，它是指纤维单位截面积上所能承受的最大拉伸力，单位为N ／mm 2（即兆帕）。 （2）比强度tex P 指每特纤维所能承受的最大拉伸力，又称断裂强度，单位为N ／tex 或cN/dtex 。 （3）断裂长度L 它是设想将纤维连续地悬吊起来，直到它因本身重力而断裂时的长度，也就是重力等于强力时的纤维长度，单位为千米。 3．伸长率与断裂伸长率 纤维拉伸时产生的伸长占原来长度的百分率称为伸长率或延伸率，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。其计算式为： (%)1000 0?-=L L L ε (%)1000 0?-=L L L p ε 式中的ε为纤维的伸长率（％），p ε为纤维的断裂仲长率（％），L 为拉伸后的纤维长度（mm ），L 0为拉伸前的纤维长度（mm ），L 0为断裂时的纤维长度（mm ）。 4．断裂功、断裂比功和功系数 （1）断裂功 它是指拉断纤维所作的功，也就是纤维受拉伸到断裂时所吸收的能量。在强力-伸长曲线上，断裂功就是曲线下所包含的面积（图3-3）。 （2）断裂比功
井下常用的断层性质识别方法 1、揭露断层的征兆 （1）煤层的顶底板岩石中裂隙显著增加，一般越靠近断层越明显。 （2）煤层产状发生显著变化。这是由于断层两盘相互错动，牵引附近煤岩层变形的结果。 （3）煤层厚度发生变化，煤层顶底板出现不平行现象。这是由于煤层较松软，或者顶底板岩石力学性质差异较大，在受到断层挤压和揉搓时，不同部位存在差异所致。 （4）煤层结构发生变化，滑面增多，出现揉皱和破碎现象，煤呈鳞片状、粉末状，常有效褶曲出现。 （5）在大断层附近常半生一系列小断层，这些小断层与大断层性质相同，是大断层伴生小构造。 （6）充水性强的矿井，在巷道接近断层时，常出现滴水、淋水以致涌水等现象。这是由于上部含水层或者其他水体沿断层附近裂隙下渗所致。 2、断层性质区分 （1）井下实地观察：查明断层两盘相对位移的方向，也是确定断层类型不可缺少的一向工作。落差小于巷道高或小于煤厚，根据上下盘移动方向，可以直接判定；落差大于巷道高或大于煤厚，根据顶底板岩性或者摩擦面判定。 断层标志，有一部分可以直接或间接地指示断层两盘相对为位移的方向。例如，断层面上的擦痕、阶步和反阶步。在确定断层两盘相对位移方向时，必须充分注意到断层在不同侧面造成的地层效应，综合分析断层多方面的标志，才能正确地确定断层两盘相对位移的方向。当测定了断层的产状和确定了断层两盘相对位移的方向，就可定出断层的类型，包括正断层、逆断层、平移断层和枢纽断层等。
1、正阶布 2、反阶布 3、擦痕及两盘运动 方向 （2）层位对比法：根据巷道揭露的断层两盘煤岩层位，进行对比，再根据断层的产状，确定断层的性质。 利用层位对比法，可初步判定断层性质（存在标志层的判定会更加准确） （3）伴生派生构造判断法：断层附近常伴生派生一些小型列些构造或者拖拽牵引，这些构造在成因上与断层有密切的联系，可根据这些构造的产状，从而推测出断层的产状。
第三章纤维的力学性质 第一节纤维的拉伸性质 纺织纤维在纺织加工和纺织品的使用过程中，会受到各种外力的作用，要求纺织纤维具有一定的抵抗外力作用的能力。纤维的强度也是纤维制品其他物理性能得以充分发挥的必要基础，因此，纤维的力学性质是最主要的性质，它具有重要的技术意义和实际意义。纺织纤维的长度比直径大1000倍以上，这种细长的柔性物体，轴向拉伸是受力的主要形式，其中，纤维的强伸性质是衡量其力学性能的重要指标。 一、拉伸曲线及拉伸性质指标 1．纤维的拉伸曲线特征 纤维的拉伸曲线由拉伸试验仪得到，图3-1是一试样长度为20cm，线密度为0.3 tex，密度为
1．5R/cm3的纤维在初始负荷为零开始一直拉伸至断裂时的一根典型的纤维拉伸曲线。它可以分成3个不同的区域：A为线性区(或近似线性区)；B为屈服区，在B区负荷上升缓慢，伸长变形增加较快；C为强化区，伸长变形增加较慢，负荷上升较快，直至纤维断裂。
图3-1 纤维的拉伸曲线
纤维的拉伸曲线可以是负荷-伸长曲线，也可以将它转换成应力-应变曲线，图形完全相同，仅坐标标尺不同而已。纤维拉伸曲线3个不同区域的变形机理是不同的。当较小的外力作用于纤维时，纤维产生的伸长是由于分子链本身的伸长和无定形区中缚结分子链伸展时，分子链间横向次价键产生变形的结果。所以，A区的变形是由于分子链键长(包括横向次价键)和键角的改变所致。变形的大小正比于外力的大小，即应力-应变关系是线性的，服从虎克定律。当外力除去，纤维的分子链和横向连接键将回复到原来位置，是完全弹性回复。由于键的变形速度与原子热振动速率相近，回复时间的数量级是10-13s，因此，变形的时间依赖性是可以忽略的，即变形是瞬时的。 当施加的外力增大时，无定形区中有些横向连接键因受到较大的变形而不能承受施加于它们的力而发生键的断裂。这样，允许卷曲分子链伸直，接着分子链之间进行应力再分配，使其他的横向连接键受力增加而断裂，分子链进一步伸展。在这一阶段，纤维伸长变得较容易，而应力上升很缓慢。应力-应变曲线具有较小的斜率，这是B区产生的屈服现象。当外力除去后，变形的回复是不完全的。因为许多横向连接键已经断裂不能回到原来的位置，或者在新的位置上已经重新形成新的横向次价键变成较稳定的结构状态。
纺织材料学习题库 （注：部分习题有答案） 一．名词解释 聚集态结构链结构形态结构几何异构体交联高分子旋光异构大分子结构序列结构聚合度构型链段构象结晶态结构结晶度取向度非晶区非晶态结构两相结构高分子柔性晶格原纤原纤结构巨原纤再生有机纤维接枝共聚反应原棉皮辊棉锯齿棉黄棉细绒棉长绒棉粗绒棉棉短绒 原棉杂质手感目测配棉天然转曲成熟度成熟系数韧皮纤维叶鞘纤维 工艺纤维精干麻同质毛被毛毛丛细羊毛两型毛粗腔毛兔毛马海毛骆驼毛净毛率羊毛卷曲缩绒性品质支数双侧结构山羊绒蚕茧茧丝绢纺纱茧层率丝素丝胶丝鸣茧的解舒生丝精炼丝人造纤维合成纤维化学纤维差别化纤维无机纤维芳纶异型纤维超细纤维碳纤维金属纤维膜裂纤维中长纤维包覆溶融纺丝复合纤维改性纤维干法纺丝湿法纺丝熔体纺丝融液纺丝法成纤高聚物预取向丝（POY）平均长度品质长度手扯长度比表面积纤度特公制支数纤维密度吸湿性回潮率含水率实际回潮率平衡回潮率标准回潮率公定回潮率标准重量（公定重量）标准状态吸湿等温线吸湿等湿线吸湿滞后性直接吸着水间接吸着水吸湿膨胀吸湿放热吸湿微分热吸湿积分热吸湿平衡机械性质绝对强度相对强度断裂强度断裂应力断裂长度比强度勾接强度打结强度断裂伸长率预张力初始模量屈服点断裂功断裂比功功系数急弹性变形缓弹性变形塑性变形弹性恢复率弹性功率流变性蠕变松弛疲劳抗弯刚度抱合力抗
扭刚度摩擦力负荷—伸长曲线抱合长度动态机械性质初始模量屈服应力压缩弹性恢复率比热容导热系数绝热率玻璃化温度粘流温度熔点温度分解点温度热塑性热收缩耐热性热稳定性极限氧指数闪光效应耐光性闪色效应纤维色泽纤维光泽光致发光纤维介电系数纤维介电损耗纤维介质损耗因素微波加热纤维的比电阻纤维静电电位序列永久性抗静电纤维单纱股线混纺纱混纺比混合纱花色纱变形纱膨体纱弹力丝包缠纱自捻纱自由端纱公称特数与设计特数重量不匀率条干均匀度重量偏差支数偏差随机不匀率波长图不匀率指数牵伸波纱线结构纤维径向分布纱线体积重量捻向捻幅临界捻度捻回角捻系数捻缩滑脱长度纱线毛羽棉纱品质指标机织物织物组织交织织物织物经、纬纱密度织物经、纬向紧度织物重量纱线紧密系数织物结构相针织物经编针织物纬编针织物成形针织物线圈长度编织系数针织物的脱散性针织物的卷边性针织物的歪斜性非织造布纤维网织物撕破强力织物顶破强力织物风格手感免烫性防寒性褶裥保持性 舒适性热阻克罗值（CLO）抗熔孔性织物保暖性织物悬垂性 1. 吸湿平衡：具有一定回潮率的纤维，放在一个新的大气条件下，它将立刻放湿或吸湿，经过一定时间后，它的回潮率逐渐趋向于一个稳定的值，这种现象称为吸湿平衡。 2. 蠕变、松弛：蠕变是指在一定拉伸力作用下，变形随时间而变化的现象。松驰是指在拉伸变形（伸长）恒定的条件下，内部应力（张力）随时间的延续继续不断下降的现象。 3．极限氧指数：是材料点燃后在氧－氮大气里维持燃烧所需要的最低的含氧量的体积百分数。 4．断裂伸长度：纤维和纱线拉伸到断裂时的伸长率（应变率）叫断裂伸长率，或称断裂伸长度。
断层性质与特征 一、问题的提出 生产实践中，经常遇到一些问题与断层的性质有关。如：水文地质中断层的导水性，断层与矿井突水淹井的关系；瓦斯地质中断层的开放性，断层与瓦斯赋存、瓦斯涌出及煤与瓦斯突出的关系等。显然，断层的性质具有致关重要的作用，是分析问题的基础，没有对断层性质的准确判断，必然导致错误的结论。 正断层是地台区一种最常见的构造类型。一般认为正断层为张性断层，并具有张性断层的一般特征。如断层面比较粗糙、断层角砾多棱角状、次棱角状、排列杂乱无章、没有强烈积压形成的复杂小褶皱等现象。但大量的实际观测表明，正断层并非主要是张性，而是剪性，并具有剪性断层的一般特征。 二、正断层性质 从理论上来说，正断层既可以是剪应力作用下形成的剪破裂，也可以是张应力作用下形成的张破裂。在构造应力作用下，岩石的破裂方式主要决定于以下三个因素：（1）岩石的抗剪强度和抗张强度。由于岩石的抗张强度仅为抗剪强度的1/3，因此，在自然条件下，岩石更容易发生张破裂； （2）岩石变形的地质环境。断层一般形成在地下围压很大的环境条件下，围压的作用不利于张性破裂的形成，而对剪破裂的发育比较有利。 （3）构造应力场性质。岩石在张应力作用下，超过其抗张强度形成张性破裂；在压应力作用下则形成剪性破裂。可用剪切破裂摩尔圆图解来说明（略）。 从实际来看，断层一般形成在地下围压很大的条件下，在压应力作用下，主要形成剪性破裂，只有在张应力作用下才形成张性破裂。因此，尽管岩石的抗张强度远小于抗剪强度，但由于受环境围压条件的作用，岩石中更多形成的是剪切破裂，而不是张破裂。如，岩石中的节理主要为剪节理，张节理比较少见。节理的性质尚且如此，由张节理进一步发育所形成的典型张性断层更为少见。 三、正断层特征 断层的特征一般包括断层面特征、构造岩特征、断层两盘伴生构造特征及断层的组合特征等四个方面。断层的特征决定于断层的性质。比较明显反映断层性质的特征是断层面特征、构造岩特征和断层两盘伴生构造特征。张性正断层的特征如各种教科书描述和人们通常所认识的那样，此不赘述。下面着重论述剪性正断层的一般特征。 根据E. M. Anderson（1951）应力状态分析，剪性正断 层与逆断层、平移断层的形成机制实质上是一样的，均属于 剪破裂，因此，应当具有类似的压剪性构造特征（略）。但 实际研究表明，断层特征的差别也是比较明显的： （1）剪性正断层的压剪性构造特征最弱，平移断层较 强，逆断层最强。形象理解，由剪性正断层——平移断层— —逆断层，其构造特征表现为“张剪性——剪性——压剪性” 的递变序列。 （2）构造岩分带性的差异。剪性正断层分带性最明显， 其次是平移断层，逆断层最弱。野外观测表明，如果断层带 内各种构造岩均较发育的话，紧靠断层面的是断层泥，然后， 离开断层面依次是碎粉岩、碎粒岩、断层角砾岩（图1）。图1 构造岩分带示意图
第七章纺织纤维和纱线的 力学性质 讨论纺织纤维与纱线的拉伸性质及其对时间依赖性、纤维基本力学模型，纤维弹性、动态力学性质及疲劳，以及纤维的弯曲、扭转、压缩等力学性能。 第一节纤维的拉伸性质 一、纤维的拉伸曲线与性能指标 1．拉伸曲线 纤维的拉伸曲线有两种形式，即负荷p－伸长△l 曲线和应力σ－应变ε曲线。 2．拉伸性能指标 （1）强伸性能指标 强伸性能是指纤维断裂时的强力或相对强度和伸长(率)或应变。 图7-1 纺织纤维的拉伸曲线 a．强力P ：又称绝对强力、断裂强 b 力。它是指纤维能承受的最大拉伸外
力，或单根纤维受外力拉伸到断裂时所需要的力，单位为牛顿(N)。 b．断裂强度(相对强度) Pb：简称比强度或比应力，它是指每特(或每旦)纤维能承受的最大拉力，单位为N/tex，常用cN/dtex（或cN/d）。 c．断裂应力σb：为单位截面积上纤维能承受的最大拉力，标准单位为 N/m2(即帕)常用N/mm2(即兆帕Mpa)表示。 ：纤维重力等于其断d．断裂长度L b 裂强力时的纤维长度，单位为km。 （2）初始模量 初始模量是指纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与应变的比值，即σ- ε曲线在起始段的斜率。 (5-10) 初始模量的大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程度，即纤维的刚性。 （3）屈服应力与屈服伸长率 图7-2 纤维屈服点的确定 纤维在屈服以前产生的变形主要是纤维大分子链本身的键长、键角的伸长和分子链间次价键的剪切，所以基本上是可恢复的急弹性变形。而屈服点以后产生的变形中，有一部分是大分子链段间相互滑移而产生的不可恢复的塑性 变形。 （4）断裂功指标 a．断裂功W：是指拉伸纤维至断
第四章纺织纤维的力学性质 ●一、名词解释 1. 断裂强力 2. 断裂强度 3. 断裂长度 4. 断裂伸长率 5. 初始模量 6. 弹性 7. 急弹性变形 8. 缓弹性变形 9. 塑性变形10. 蠕变11. 松弛12. 疲劳 ●二、填空题 1. 纺织纤维的力学性质包 括①、②、③、④、⑤、⑥、⑦等。 2. 纺织纤维初始模量小，表示纤维在小负荷作用下具有①等性能。 3. 影响纤维强伸度的因素分①、②两大类。 4. 纺织纤维受到拉伸力的作用后，其变形有①、② 和③三种。 5. 纺织工艺对纤维的摩擦抱合的要求是① 。 问答题 1. 影响纤维强伸度的内因是什么？ 2. 影响纤维强伸度的外因是什么？ 3. 测试束纤维强力时，修正系数0．675表示什么意思？为什么要修正？ 4. 试述对纤维弯曲性能的要求。 答案： 第四章纺织纤维的力学性质 一、名词解释 1. 纺织材料断裂时，所能承受的最大外力，又称绝对强力。 2. 是指单位线密度纤维或纱线所能承受的绝对强力。 3. 重力等于强力时的纤维长度。 4. 伸长的长度占原来长度的百分率。 5. 表示纺织材料拉伸曲线起始段直线部分的斜率，用来描述纺织材料在较小外力作用下变形难易程度的指标。 6. 指纤维变形的恢复能力。 7. 加上拉伸力，几乎立即产生的伸长变形；除去拉伸力，几乎立即产生的回缩变形。 8. 是在拉伸力不变的情况下，纺织材料缓慢产生的伸长或回缩变形。 9. 材料受力时产生变形，除去外力后，材料的变形不能恢复的部分。
10. 纺织材料在一定拉伸条件下，变形随时间而变化的现象。 11. 拉伸变形保持一定，材料内应力随时间延续而减小的现象。 12. 纺织材料在较小外力长时间反复作用下，塑性变形不断积累，当积累的塑性变形值达到断裂伸长时，材料最后出现整体破坏的现象。 二、填空题 1. ①拉伸②压缩③弯曲④扭转⑤摩擦⑥磨损⑦疲劳 2. ①容易变形，刚性较差，其制品比较柔软。 3. ①内因②外因 4. ①急弹性变形②缓弹性变形③塑性变形 5. ①纤维相互间抱合性能要好，但摩擦系数不能太大。 三、问答题 1. ⑴大分子结构：当聚合度高，纤维强度高伸长小⑵超分子结构：当结晶度、取向度高，纤维强度高伸长小⑶纤维形态结构：大分子内裂缝和孔洞多，纤维强度下降。 2. ⑴温湿度高，大分子热动能增加，分子间结合力下降，纤维强度降低，伸长增加。 ⑵试验条件有：试样长度、束纤维根数、拉伸速度。 3. 束纤维强力换算成单纤维强力的修正系数，用束纤维法测强力由于纤维断裂的不一致性和测定时的其它因素，束纤维强力小于单纤维强力总和，使求得的单纤维强力偏小。 4. 要求纤维具有良好的弯曲性能，一方面要耐弯曲而不被破坏；另一方面要求具有一定的抗弯钢度。弯曲钢度小的纤维制成的织物柔软贴身，软糯舒适，但织物容易起球；抗弯钢度大的纤维制成的织物比较挺爽。
―――岩体力学作业之二 一、名词释义 l.结构面：①指在地质历史发展过程中，岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。 ②又称弱面或地质界面，是指存在于岩体内部的各种地质界面，包括物质分异面和不连续面，如假整合、不整合、褶皱、断层、层面、节理和片理等。 2.原生结构面：在成岩阶段形成的结构面，根据岩石成因的不同，可分为沉积结构面、岩浆（火成）结构面和变质结构面三类。 3.构造结构面：指在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、节理、断层面等。 4.次生结构面：指在地表条件下，由于外力(如风力、地下水、卸荷、爆破等)的作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化夹层及泥化夹层等。 5.结构面频率：即裂隙度，是指岩体中单位长度直线所穿过的结构面数目。 6.结构体：结构面依其本身的产状，彼此组合将岩体切割成形态不一、大小不等以及成分各异的岩石块体，被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。 7.结构效应：是指岩体中结构面的方向、性质、密度和组合方式对岩体变形的影响。 8.剪胀角（angle of dilatancy）：岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位移与切向位移之比的反正切值。 9.节理化岩体：是指被各种节理、裂隙切割呈碎裂结构的岩体。 10.结构面产状的强度效应：指结构面与作用力之间的方位关系对岩体强度所产生的影响。 11.结构面密度的强度效应：指结构面发育程度(数量)对岩体强度所产生的影响。 12.岩体完整性指标：是指岩体弹性纵波与岩石弹性纵波之比的平方。 13.岩体基本质量：岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度决定。 14.自稳能力：在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。 15.体积节理数：是指单位岩体体积内的节理(结构面)数目。 16.岩石质量指标(RQD)：长度在10cm（含10 cm)以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为岩石质量指标RQD(Rock Quality Designation)。 二、填空题 1.岩体是指经历过多次反复地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形成了一定的岩石成分和结构，赋存于一定地质环境中的地质体。因此，岩体力学性质与岩体中的、以及 2 密切相关。 2.岩体由结构面和结构体组成，结构面根据形成原因通常可分为三种类型：、 和。 3.在工程岩体范围内，结构面按贯通情况可分为、以及三种类型。 4.在岩体中被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。结构体的形状主要有、、1 以及菱形和锥形等，如果风化强烈或挤压严重，也可形成、、 1 等。 5.岩体抵抗外力作用的能力称为岩体的力学性质。它包括岩体的特征、特征和1 特征等。 6.岩体结构面的剪切变形与、和有关。 7.岩体结构面的几何特性是反映节理的外貌，它的组成要素包括：、、、 以及和。 8.岩体的力学性质不仅取决于岩石本身及结构面的力学性质，也与密切相关。 9.岩体的强度不仅与组成岩体的的性质有关，而且与岩体内的有关，此外还与岩体有关。 10.岩体中存在各种结构面，结构面的变形大小主要由和控制的。
论正断层性质与特征 一、问题的提出 生产实践中，经常遇到一些问题与断层的性质有关。如：水文地质中断层的导水性，断层与矿井突水淹井的关系；瓦斯地质中断层的开放性，断层与瓦斯赋存、瓦斯涌出及煤与瓦斯突出的关系等。显然，断层的性质具有致关重要的作用，是分析问题的基础，没有对断层性质的准确判断，必然导致错误的结论。 正断层是地台区一种最常见的构造类型。一般认为正断层为张性断层，并具有张性断层的一般特征。如断层面比较粗糙、断层角砾多棱角状、次棱角状、排列杂乱无章、没有强烈积压形成的复杂小褶皱等现象。但大量的实际观测表明，正断层并非主要是张性，而是剪性，并具有剪性断层的一般特征。 二、正断层性质 从理论上来说，正断层既可以是剪应力作用下形成的剪破裂，也可以是张应力作用下形成的张破裂。在构造应力作用下，岩石的破裂方式主要决定于以下三个因素：（1）岩石的抗剪强度和抗张强度。由于岩石的抗张强度仅为抗剪强度的1/3，因此，在自然条件下，岩石更容易发生张破裂； （2）岩石变形的地质环境。断层一般形成在地下围压很大的环境条件下，围压的作用不利于张性破裂的形成，而对剪破裂的发育比较有利。 （3）构造应力场性质。岩石在张应力作用下，超过其抗张强度形成张性破裂；在压应力作用下则形成剪性破裂。可用剪切破裂摩尔圆图解来说明（略）。 从实际来看，断层一般形成在地下围压很大的条件下，在压应力作用下，主要形成剪性破裂，只有在张应力作用下才形成张性破裂。因此，尽管岩石的抗张强度远小于抗剪强度，但由于受环境围压条件的作用，岩石中更多形成的是剪切破裂，而不是张破裂。如，岩石中的节理主要为剪节理，张节理比较少见。节理的性质尚且如此，由张节理进一步发育所形成的典型张性断层更为少见。 三、正断层特征 断层的特征一般包括断层面特征、构造岩特征、断层两盘伴生构造特征及断层的组合特征等四个方面。断层的特征决定于断层的性质。比较明显反映断层性质的特征是断层面特征、构造岩特征和断层两盘伴生构造特征。张性正断层的特征如各种教科书描述和人们通常所认识的那样，此不赘述。下面着重论述剪性正断层的一般特征。 根据E. M. Anderson（1951）应力状态分析，剪性正断 层与逆断层、平移断层的形成机制实质上是一样的，均属于 剪破裂，因此，应当具有类似的压剪性构造特征（略）。但 实际研究表明，断层特征的差别也是比较明显的： （1）剪性正断层的压剪性构造特征最弱，平移断层较 强，逆断层最强。形象理解，由剪性正断层——平移断层— —逆断层，其构造特征表现为“张剪性——剪性——压剪性” 的递变序列。 （2）构造岩分带性的差异。剪性正断层分带性最明显， 其次是平移断层，逆断层最弱。野外观测表明，如果断层带 内各种构造岩均较发育的话，紧靠断层面的是断层泥，然后， 离开断层面依次是碎粉岩、碎粒岩、断层角砾岩（图1）。图1 构造岩分带示意图
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。
断层性质与特征 一、问题得提出 生产实践中,经常遇到一些问题与断层得性质有关。如:水文地质中断层得导水性,断层与矿井突水淹井得关系;瓦斯地质中断层得开放性，断层与瓦斯赋存、瓦斯涌出及煤与瓦斯突出得关系等。显然,断层得性质具有致关重要得作用,就是分析问题得基础，没有对断层性质得准确判断,必然导致错误得结论。 正断层就是地台区一种最常见得构造类型。一般认为正断层为张性断层,并具有张性断层得一般特征。如断层面比较粗糙、断层角砾多棱角状、次棱角状、排列杂乱无章、没有强烈积压形成得复杂小褶皱等现象。但大量得实际观测表明，正断层并非主要就是张性,而就是剪性,并具有剪性断层得一般特征。 二、正断层性质 从理论上来说，正断层既可以就是剪应力作用下形成得剪破裂,也可以就是张应力作用下形成得张破裂。在构造应力作用下,岩石得破裂方式主要决定于以下三个因素: （1)岩石得抗剪强度与抗张强度。由于岩石得抗张强度仅为抗剪强度得1/3，因此,在自然条件下,岩石更容易发生张破裂; (2)岩石变形得地质环境。断层一般形成在地下围压很大得环境条件下,围压得作用不利于张性破裂得形成，而对剪破裂得发育比较有利。 （３)构造应力场性质。岩石在张应力作用下,超过其抗张强度形成张性破裂;在压应力作用下则形成剪性破裂。可用剪切破裂摩尔圆图解来说明（略)。 从实际来瞧,断层一般形成在地下围压很大得条件下,在压应力作用下,主要形成剪性破裂,只有在张应力作用下才形成张性破裂。因此,尽管岩石得抗张强度远小于抗剪强度，但由于受环境围压条件得作用,岩石中更多形成得就是剪切破裂,而不就是张破裂。如，岩石中得节理主要为剪节理,张节理比较少见。节理得性质尚且如此,由张节理进一步发育所形成得典型张性断层更为少见。 三、正断层特征 断层得特征一般包括断层面特征、构造岩特征、断层两盘伴生构造特征及断层得组合特征等四个方面。断层得特征决定于断层得性质。比较明显反映断层性质得特征就是断层面特征、构造岩特征与断层两盘伴生构造特征。张性正断层得特征如各种教科书描述与人们通常所认识得那样,此不赘述。下面着重论述剪性正断层得一般特征。 根据E、M、Aｎderｓｏn(1951）应力状态分析,剪 性正断层与逆断层、平移断层得形成机制实质上就是一样得, 均属于剪破裂，因此,应当具有类似得压剪性构造特征(略）。 但实际研究表明，断层特征得差别也就是比较明显得: (1)剪性正断层得压剪性构造特征最弱,平移断层较强， 逆断层最强。形象理解,由剪性正断层——平移断层——逆 断层，其构造特征表现为“张剪性——剪性——压剪性”得 递变序列。 （2)构造岩分带性得差异。剪性正断层分带性最明显, 其次就是平移断层，逆断层最弱。野外观测表明，如果断层 带内各种构造岩均较发育得话，紧靠断层面得就是断层泥， 然后，离开断层面依次就是碎粉岩、碎粒岩、断层角砾岩（图１)。图 1 构造岩分带示意图
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。 (a) (b) 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。 2. 织物的拉伸曲线 伸长(cm) 拉伸力(N ) (a) 纯纺织物 (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. 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
(b) (c) 4. 织物的拉伸断裂机理 4.1 拉伸过程 （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 拉伸特点 （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 （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。
断层力学性质的定量研究—断层面应力计算 摘要：断层是岩石受力超过岩石强度时所发生的破裂变形。断层所受的应力不同，其对油气形成的封闭作用是不同的。本文从基本受力关系入手，依托矿场资料，对断层面附近的应力分布进行了计算，对断层的封闭性进行了分析，所得结论为了解断层封闭情况，预测油气的分布状况提供了参考。 关键词：断层面应力计算东营油区封闭情况 引言 断层是岩石受力超过岩石强度时所发生的破裂变形。断层所受的应力不同，其对油气形成的封闭作用是不同的，一般认为断面应力为压应力、剪应力和压剪应力是的断层具有对油气具有封闭作用。而断面应力为张剪应力时，断层对油气的封闭性就较差，断面应力为张应力时则断层对油气不具有封闭作用。因此，断面应力状况是决定断层对油气封闭与否的关键因素。同时，断面承受应力情况是极其复杂的，它随地质环境、断层埋深和时间推移等诸多地质因素的变化而变化的。定性的讲，在浅层多为张应力发育，相反在深层多为压应力发育，从而导致盆地中断层力学性质的变化及其同一条断层的封闭性能的变化。这表明断面承受应力方式和应力强度是决定断层是否封闭和封闭强度的主导因素。 断面所受的应力包括正应力和剪应力。这两种力作用的结果直接导致了断层沿断裂带或断面活动的情况，以及断层是否具有封闭性。因此，在求得断面上正应力和剪应力大小的基础上，就能了解断层封闭情况，从而预测油气的分布状态。 一、断面承受应力状态和计算方法分析 考虑到本研究区域的总体构造走向为近东西向，研究的断层为走向近东西，倾向南；根据实测现今东营凹陷构造应力场最大主压应力是近东西向，最小主压应力为近南北向；对于油气有重大关系的断层是北断南掉。所以我们选择垂直构造总体走向的南北向剖面作为研究对象，即现今构造断裂特征在现今构造应力场作用下的断层面应力分布特征及其断层对油气的封闭特征。 三、断面应力计算参数值的确定 根据前述公式中断面应力取值的要求，计算参数设置如下。 1.断面埋藏深度：按实际埋深求取。 ②丁健民（1995）利用水压致裂、孔壁崩落应力测量等原理和方法，在研究了胜利油区深部的现今应力场特征后表明：在1300—3500m深度范围内，区域地应力的最大主应力为近东西向，中间主应力为垂向，最小水平主应力近南北向。上述两种方法测定的结果经过换算，每个应力值大小相差4 MPa，再经角度校正
第一讲岩石的基本物理力学性质及其试验方法(之一) 一、内容提要： 本讲主要讲述岩石的物理力学性能等指标及其试验方法，岩石的强度特性。 二、重点、难点： 岩石的强度特性，对岩石的物理力学性能等指标及其试验方法作一般了解。 一、概述 岩体力学是研究岩石和岩体力学性能的理论和应用的科学，是探讨岩石和岩体对其 周围物理环境(力场)的变化作出反应的一门力学分支。 所谓的岩石是指由矿物和岩屑在长期的地质作用下，按一定规律聚集而成的自然体。由于成因的不同，岩石可分成火成岩、沉积岩、变质岩三大类。岩体是指在一定工程范围内的自然地质体。通常认为岩体是由岩石和结构面组成。所谓的结构面是指没有或者具有极低抗拉强度的力学不连续面，它包括一切地质分离面。这些地质分离面大到延伸几公里的断层，小到岩石矿物中的片理和解理等。从结构面的力学来看，它往往是岩体中相对比较薄弱的环节。因此，结构面的力学特性在一定的条件下将控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形。 【例题1】岩石按其成因可分为( )三大类。 A. 火成岩、沉积岩、变质岩 B. 花岗岩、砂页岩、片麻岩 C. 火成岩、深成岩、浅成岩 D. 坚硬岩、硬岩、软岩答案：A 【例题2】片麻岩属于( )。 A. 火成岩 B. 沉积岩 C. 变质岩
答案：C 【例题3】在一定的条件下控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形的是 ( )。 A. 岩石的种类 B. 岩石的矿物组成 C. 结构面的力学特性 D. 岩石的体积大小答案：C 二、岩石的基本物理力学性质及其试验方法 (一)岩石的质量指标 与岩石的质量有关的指标是岩石的最基本的，也是在岩石工程中最常用的指标。 1 岩石的颗粒密度(原称为比重) 岩石的颗粒密度是指岩石的固体物质的质量与其体积之比值。岩石颗粒密度通常采用比重瓶法来求得。其试验方法见相关的国家标准。岩石颗粒密度可按下式计算 2 岩石的块体密度 岩石的块体密度是指单位体积岩块的质量。按照岩块含水率的不同，可分成干密度、饱和密度和湿密度。 (1)岩石的干密度 岩石的干密度通常是指在烘干状态下岩块单位体积的质量。该指标一般都采用量积法求得。即将岩块加工成标准试件(所谓的标准试件是指满足圆柱体直径为48～54mm，高径比为2.0～2.5，含大颗粒的岩石，其试件直径应大于岩石最大颗粒直径的10倍；并对试件加工具有以下的要求；沿试件高度，直径或边长的误差不得大于0.3mm；试件两端面的不
第一小节碳纤维的力学性能 碳纤维的主要力学性能要求 纤维复合材料的力学特点是其应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。所以是结构加固补强的理想材料。 优点：高强、轻质、耐腐蚀、耐疲、现场施工便捷。所以是加固补强的理想材料。较高的防磁、防辐射性能。 缺点：由于碳纤维片材受拉时呈线弹性性能直至破坏的性质，所以在粘贴碳纤维片材的结构设计中不能将碳纤维片材作为钢筋的替代物。而且三种FRP中，CFRP是电导体。 原因： 1、碳纤维片材不具备钢筋的延性，加固后结构的延性将受到限制； 2、由于碳纤维片材的延性缺乏，构件中的应力重分布将受到约束。因此在设计时，必须考虑碳纤维片材的脆性特点。
第二小节材料 ＜1＞底层涂料（底涂胶） 在处理好的混凝土表面上，涂一层很薄的底层胶，目的是使其浸入混凝土层，强化混凝土表面强度，改进胶结性能，提高混凝土与碳纤维布之间的粘接性能。 要求： 1、很低的粘度，使其能渗入混凝土内部。 2、与混凝土有良好的粘结性能，有利于纤维布的粘贴。 ＜2＞整平材料（找平胶） 工程实践表明，碳纤维布只有与被加固的混凝土表面紧密接触，才能产生良好的补强效果。但混凝土表面的锐利突起物、错位和转角部位等都可能使碳纤维布产生损伤，并引起强度降低。混凝土表面小的模板错位及混凝土气孔很难通过基底处理一道工序彻底清理。因此，在涂敷的底层涂料指触干燥后，必须用找平胶进行找平，同时将矩形断面直角打磨后补成圆弧状。 要求： 1、优良的塑性触变性能。 2、较高的韧性和粘结性能。 3、施工时易于干燥固化，随时间的延长不会出现明显的变形， 防止胶的滴挂。
＜3＞浸渍树脂（粘贴主胶） 浸渍树脂是粘结材料的主体，它连接底胶与碳纤维布。它的作用是将碳纤维布粘附于混凝土表面，经过碾压，使浸渍树脂很容易浸透碳纤维布，与混凝土形成一个整体，共同抵抗外力作用。 要求： 1、良好的渗透性，利于浸透碳纤维布. 2、一定的初粘力，防止粘贴的碳纤维布塌落形成空洞或空隙。 3、胶粘剂与碳纤维的相容性和粘接力必须极好，才能满足碳纤维布和混凝土形成预定的复合材料。 ＜4＞防护材料（罩面胶） 主要目的： 1、保护碳纤维布，防止粘贴层的老化。 2、美化施工表明。 基本要求： 1、不脱层、不掉落，能长期在冷热干湿的空气中保持稳定。 2、防止紫外线对粘贴层的直接照射。 它的选择范围较大，丙烯酸体系、聚氨脂体系、不饱和聚酯体系、有机硅、有机氟体系等都适合。 实际工作中，纤维布厂商会提供相应的系列粘结材料，设计者很少自行选择。
纤维（fiber ）的定义 纤维是纺织品的基本原料，是构成服装功能的基础。 纤维 1 具有足够的细度（直径≤100 um ）； 2 足够的长径比（长度／直径＞500）； 3 具有一定的柔韧性； 纺织纤维 1 具有可纺性：长度＞10 mm ； 2 具有服用性：强度、柔软性、吸湿性、抗皱性； 纺织纤维的分类：天然纤维 化学纤维 合成纤维 一、纤维的力学性质 宏观上指在拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转等作用下所表现出的各种行为；微观上可视为在力场中分子运动的表现。纤维的力学性质是纺织服装加工中选择纤维材料的主要依据之一。 1、断裂强度 是指纤维受力被拉伸至断裂时所能承受的最大外力。常用单位有［N ／tex ］、［CN ／dtex ］。 2、断裂延伸度（断裂伸长率）是指断裂时的伸长与纤维原长之比的百分数即 式中： L0－纤维的原长； L －纤维伸长至断裂时的长度； 3、抗弯刚度 是指纤维抵抗弯曲变形的能力。弯曲刚度小的纤维易于弯曲，形成的织物手感柔软，垂感好； 4、弹性 是指纤维在外力作用下发生形变，撤消外力后，恢复形变的能力。弹性好的织物做成的服装不易形成折皱，外观保型性好。 二纤维的吸湿性 纺织纤维放置在大气中会不断和大气进行水分的交换，这种吸收和放出水分的性能称为纺织纤维的吸湿性（hygroscopicity ）。 1、回潮率（moisture regain ） G G W%100%G ?00 －回潮率＝ L L 100%L ?00－断裂伸长率＝
2、含水率（water content ） G G M%100%G 0－含水率＝ 式中：G －表示纤维的湿重； G ｏ－表示纤维的干重； 1）标准回潮率 指在规定的标准大气压下，温度为200C ，相对湿度为65%，将纤 维放置一定时间所测得的回潮率。 2）实际回潮率 纤维在实际所处环境条件下具有的回潮率。其值和公定回潮率相近。 三、纤维的细度及其表征方法 长度与细度是衡量纤维品质的重要指标，也是影响成纱质量和最终产品性能的重要因素。 纤维越长、越细，成纱质量越好，易制作光洁、柔软轻薄的产品；若较短、较粗，不宜纺出优质的纱线，易形成厚实、丰满、粗犷的外观。 1、线密度（T ｔ）在公定回潮率下，1000ｍ长纤维所具有的质量（克）。简称特（tex ）。 特作为纤维的细度指标单位太大，故常用分特（dtex ）来表示。 1tex = 10dtex tex 数在实际生产中过去被称为号数。如30号纱等。 2、旦［尼尔］（denier ） 在公定回潮率下，9000ｍ长纤维所具有的质量（克）。 数值越大，纤维越粗。常用于化纤长丝和蚕丝细度的表征。 1tex ＝10dtex ＝ 9denier 3、公支支数（N ｍ） 在公定回潮率下，1克重纤维所具有的长度（米），为线密度的倒数。通常将其称为支数( 如32S )，支数赿高，纤维赿细。 4、英支支数（Ne ） 在公定回潮率下，1磅重（1ｂ）的纤维所具有的长度码（ｙｄ）数，通常将其称为英支（ｓ）。 1磅＝0.45kg; 1码=0.91m 四纤维的热学性质 1、比热容 是指单位质量的纤维在其温度变化10C 所吸收或放出的热量，标准单位为J/(kg ·k)。 2、导热性 指纤维材料传导热量的能力，它直接影响产品的保暖性和触感。 导热性好的材料，手感凉爽、保暖性差；导热性差的材料，手感温暖、保温性好。材料的导热性能通常用导热系数（热导率）来表示，若导热系数大，导热性好。
井下常用的断层性质识别方法1、揭露断层的征兆 （1）煤层的顶底板岩石中裂隙显著增加，一般越靠近断层越明显。 （2）煤层产状发生显著变化。这是由于断层两盘相互错动，牵引附近煤岩层变形的结果。 （3）煤层厚度发生变化，煤层顶底板出现不平行现象。这是由于煤层较松软，或者顶底板岩石力学性质差异较大，在受到断层挤压和揉搓时，不同部位存在差异所致。 （4）煤层结构发生变化，滑面增多，出现揉皱和破碎现象，煤呈鳞片状、粉末状，常有效褶曲出现。 （5）在大断层附近常半生一系列小断层，这些小断层与大断层性质相同，是大断层伴生小构造。 （6）充水性强的矿井，在巷道接近断层时，常出现滴水、淋水以致涌水等现象。这是由于上部含水层或者其他水体沿断层附近裂隙下渗所致。 2、断层性质区分 （1）井下实地观察：查明断层两盘相对位移的方向，也是确定断层类型不可缺少的一向工作。落差小于巷道高或小于煤厚，根据上下盘移动方向，可以直接判定；落差大于巷道高或大于煤厚，根据顶底板岩性或者摩擦面判定。 断层标志，有一部分可以直接或间接地指示断层两盘相对为位移的方向。例如，断层面上的擦痕、阶步和反阶步。在确定断层两盘相对位移方向时，必须充分注意到断层在不同侧面造成的地层效应，综合分析断层多方面的标志，才能正确地确定断层两盘相对位移的方向。当测定了断层的产状和确定了断层两盘相对位移的方向，就可定出断层的类型，包括正断层、逆断层、平移断层和枢纽断层等。 1、正阶布 2、反阶布 3、擦痕及两盘运动 方向
（2）层位对比法：根据巷道揭露的断层两盘煤岩层位，进行对比，再根据断层的产状，确定断层的性质。 利用层位对比法，可初步判定断层性质（存在标志层的判定会更加准确） （3）伴生派生构造判断法：断层附近常伴生派生一些小型列些构造或者拖拽牵引，这些构造在成因上与断层有密切的联系，可根据这些构造的产状，从而推测出断层的产状。 1、正断层，伴生小的正断层及张裂隙 2、逆断层，伴生小的逆断层及剪裂隙 3、正断层的牵引褶皱 4、逆断层的牵引褶皱 （4）区域规律类推法：随着矿井资料的积累，对矿区出现的断层得出某些规律性认识，并据此指导断层性质的判断。例如在大同矿区忻州窑矿，从开采至今极少发现过逆断层，所以可以先行推测新揭露的断层为正断层，再开展详细的调查工作。 （5）生产勘探法：生产勘探的手段主要有钻探和巷探。当井下断层性质及断距不明时，首先采用井下钻探方法，选用水平、倾斜、铅直和扇形群孔等方式达到勘探目的。