第三章纤维的力学性质
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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 。
2023纤维化学与物理(蔡再生著)课后答案下载2023纤维化学与物理(蔡再生著)课后答案下载第一章高分子化学基础第一节高分子化合物的基本概念第二节高分子化合物的命名和分类第三节高分子化合物的基本合成反应第四节聚合方法概述第五节高分子化合物的分子量及其分布习题与思考题参考文献第二章高分子物理基础第一节高分子化合物的'结构层次第二节高分子链的结构第三节高分子化合物的聚集态结构第四节高分子化合物的力学性能第五节高分子化合物熔体的流变特性第六节高分子深液第七节高分子化合物的结构和性能测定方法概述参考文献第三章纺织纤维的基本理化性能第一节纺织纤维与纺织品第二节纺织纤维的物理结构第三节纺织纤维的吸湿性第四节纺织纤维的力学性质第五节纤维的热学性质第六节纤维的燃烧性第七节纤维的电学性质第八节纤维的光学性质习题与思考题参考文献第四章纤维素纤维第一节纤维素纤维的形态结构第二节纤维素的分子链结构和链间结构第三节纤维素纤维的物理性质第四节纤维素纤维的化学性质第五节再生纤维素纤维参考文献第五章蛋白质纤维第一节蛋白质的基础知识第二节羊毛纤维第三节蚕丝纤维第四节其他动物纤维第五节大豆纤维习题与思考题参考文献第六章合成纤维第一节合成纤维的基础知识第二节聚酯纤维第三节聚酰胺纤维第四节聚丙烯腈纤维第五节聚丙烯纤维第六节聚氨酯弹性纤维第七节聚乙烯醇缩醛化纤维第八节聚氯乙烯纤维第九节其他有机纤维第十节碳纤维习题与思考题参考文献纤维化学与物理(蔡再生著):基本信息点击此处下载纤维化学与物理(蔡再生著)课后答案纤维化学与物理(蔡再生著):目录出版社: 中国纺织出版社; 第1版 (8月1日)丛书名: 纺织高等教育教材平装: 307页语种:简体中文开本: 16ISBN: 7506430029条形码: 9787506430029商品尺寸: 25.6 x 18.2 x 1.6 cm商品重量: 558 g品牌: 中国纺织出版社ASIN: B0011ASQYU用户评分: 平均4.0 星浏览全部评论 (1 条商品评论)亚马逊热销商品排名: 图书商品里排第3,014,655名 (查看图书商品销售排行榜)第1332位 - 图书科技轻工业、手工业纺织工业、染整工业第23005位 - 图书教材教辅与参考书大中专教材教辅本科数理化第30774位 - 图书教材教辅与参考书大中专教材教辅本科工科。
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。
纤维组织学结构及其力学行为的研究第一章纤维组织学结构的基本概念纤维组织学是生物学中一个重要的分支,主要研究动植物体内各种组织的基本结构与功能,其中,纤维组织的结构被大量研究。
纤维组织是由许多纤维束构成的组织,它是一种特殊的结构,因为其基本的构成单元并不是细胞,而是许多纤维束。
这些纤维束通常是平行排列的,并通过一些特殊的细胞类型或者分子连接在一起。
纤维组织的主要成分包括胶原蛋白、弹性蛋白以及一些基质分子,这些分子基本上可以分为细胞外基质中的蛋白质和多糖类。
第二章纤维组织学结构的功能与力学行为的关系纤维组织学结构与其力学行为密切相关,纤维组织学结构的特殊组织形态可以给生物体提供多种不同的功能。
纤维组织的主要功能包括提供支撑力、形成连接、传递力量以及允许组织之间滑动,这些功能都涉及纤维组织的力学性质。
在一般情况下,与纤维组织相关的力学行为是以弹性为基础的。
该组织通常具有较高的弹性模量和较低的切变模量,这使得其在接受强烈外力的同时,能够保持其原始形态而不会发生明显变形。
然而,纤维组织不完全是刚性的,在吸收或承受更大的力量时,也会发生可逆或不可逆的形变,这些形变被称为应变。
第三章细胞外基质在纤维组织学结构与力学行为中的作用细胞外基质是纤维组织学结构与力学行为中一个重要的组成部分。
细胞外基质通常是由多种分子组成的复杂结构,而其中的胶原蛋白、弹性蛋白等分子则给予组织不同的弹性与刚性。
胶原蛋白是纤维组织中最主要的成分之一,其含量和种类不同,可以产生不同的机械性质。
弹性蛋白则可以通过延长强度、后退应力和应变能力来为组织提供强大的弹性模量。
同时,细胞外基质也具有其它重要的机能,例如与细胞黏附、信号传递等等。
第四章纤维组织学结构与力学行为在医学领域的应用纤维组织学结构与力学行为在医学领域有多种应用,例如组织工程、生物材料研究和临床治疗。
通过研究纤维组织学结构与力学行为,可以为组织工程学提供基本的材料和理论支持,开发新的高效治疗方法。
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。