13.纺织材料的基本力学性质.
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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。
五邑大学纺织工程专插本真题
五邑大学纺织工程专插本真题2022年五邑大学专升本《纺织材料学》考试大纲Ⅰ.考试性质普通高等学校专升本招生考试是由专科毕业生参加的选拔性考试。
高等学校根据考生的成绩，按已确定的招生计划，德、智、体全面衡量，择优录取。
因此，普通专升本考试应有较高的信度、效度、必要的区分度和适当的难度。
本大纲适用于所有需要参加《纺织材料学》考试的各专业考生。
Ⅱ.考试内容与要求总体要求：《纺织材料学》的考试内容包括纤维、纱线和织物结构和性能。
考生应按本大纲的要求进行复习和备考。
要求考生明确纤维、纱线和织物基本知识方面的基本概念，理解结构和性质的关系;应具有一定的分析和计算能力，能综合运用所掌握的知识和技能分析并解决简单的工程实际问题。
一、纤维结构基础知识1. 考试内容(1)纤维大分子结构(2)纤维的凝聚态结构2. 考试要求(1)识记纤维的聚集态结构包括结晶度、聚合度、取向度的概念(2)能分析结晶度、聚合度、取向度对材料基本性质的影响二、纺织纤维的形态及基本性质1. 考试内容(1)纤维的细度(2)纤维的截面形状(3)纤维的长度(4)纤维的吸湿性(5)纤维的拉伸强度2. 考试要求(1)识记纤维的细度指标(2)能分析纤维细度对纱线质量及纺纱工艺的影响(3)识记纤维的长度指标(4)能分析纤维的长度对纱线质量的影响;纤维长度与纺织工艺的关系(5)识记纤维吸湿性的指标，能分析影响吸湿性的因素;(6)理解纤维的拉伸强度指标三、植物纤维1. 考试内容(1)种子纤维(2)韧皮纤维(3)叶纤维(4)维管束纤维2. 考试要求(1)理解棉和麻的组成、分类、基本结构、形态和主要特点;能分析丝光处理对棉纤维的结构和性能的影响;理解烂花织物生产的原理(2)了解叶纤维的种类(3)识记维管束纤维(竹纤维)主要性能四、动物纤维1. 考试内容(1)毛纤维(2)蚕丝(3)蜘蛛丝2. 考试要求(1)毛纤维①理解毛纤维组成、分类、基本结构、形态和主要特点②识记毛纤维的摩擦性能和缩绒性能的概念，缩绒的原因，缩绒对毛纺织物的影响以及防缩方法③理解毛的耐酸碱性④了解特殊动物毛的种类(2)蚕丝①识记蚕丝的组成、分类、基本结构、形态和主要特点②理解丝鸣的概念③理解绢纺的概念④蜘蛛丝(3)知晓蜘蛛丝的力学性能特点五、化学纤维1. 考试内容(1)再生纤维(2)半合成纤维(3)合成纤维(4)纺织纤维鉴别2. 考试要求(1)掌握再生纤维的种类、化学组成;黏胶纤维的形态、主要性能、分类(2)掌握半合成纤维的主要品种和主要性质(3)掌握合成纤维的主要品种和各纤维的主要特点(4)对于给定的几种天然纤维、化学纤维，能描述鉴别的过程、原理六、无机纤维1. 考试内容石棉、玻璃纤维、碳纤维、金属纤维2. 考试要求识记玻璃纤维、碳纤维、金属纤维的主要特点七、纱线的分类与结构1. 考试内容(1)纱线的分类(2)纱线的结构2. 考试要求了解纱线的概念、纱线的分类。
上海工程技术大学2018年服装学院《纺织材料学》初试大纲
上海工程技术大学2018年服装学院《纺织材料学》初试大纲一、考试目的和要求考察学生对纺织材料学必备的基本理论、基础知识的掌握程度以及运用所学理论分析问题及解决问题的能力。
要求考生掌握纺织材料学的基本原理及相关知识；掌握纺织材料结构与其理化性能之间的内在联系及其测定方法。
熟悉纺织材料结构、性质与产品质量的关系以及与生产工艺的关系；了解对纺织产品性能及质量的评价方法。
二、考试内容1、绪论纺织材料的研究对象及任务；纺织材料的类别；纺织材料的概念与范畴，应用与发展。
2、纤维结构基础知识纺织纤维的内部结构理论知识，基本概念；纤维的大分子结构；聚集态结构，纺织纤维的各级微观结构，基本结构模型（三种）；纤维结构测试分析方法。
3、纺织纤维的形态及基本性质纤维的细度：指标、细度不匀、测量方法、与纺纱工艺关系；纤维的截面形状：异形纤维；纤维的长度：分布、测量方法、与纺纱工艺关系；纤维的卷曲与转曲：定义与表征；纤维的吸湿性：指标、机理及影响因素，大气条件与吸湿平衡，吸湿滞后性，吸湿与材料性质的关系；纤维的拉伸性：指标。
4、植物纤维种子纤维：棉纤维的品种、分类与形成；棉纤维的形态、结构与组成；棉纤维的性质、棉纤维的检验；韧皮纤维：麻纤维的种类、形态结构及基本性质；叶纤维：类别；维管束纤维：类别。
5、动物纤维毛纤维：羊毛的形态、结构；化学组成；细度、卷曲、缩绒；特种动物毛（山羊绒、马海毛、兔毛）基本性质；羊毛改性；蚕丝：桑蚕丝的结构及基本性质；蜘蛛丝：类别、组成与基本性能。
6、化学纤维化学纤维的分类及命名，化学分子式；化纤纺丝方法及特点、涤纶短纤后加工；差别化纤维、高性能纤维、功能性纤维定义、种类及特点；再生纤维：常规品种形态、品质、性能；半合成纤维：醋酯纤维、聚乳酸纤维基本知识；合成纤维：常规品种形态、品质、性能。
7、无机纤维石棉、玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、新型无机纤维定义、种类及基本特点。
8、纱线的分类与结构纱线：分类，普通、复合纱、结构纱；纱线的结构：基本结构特征。
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
纺织纤维的力学性质
（3）测试条件；
P (b) CRL 等加负荷
ab
Wb W
We O d 4 c 3 e △l
O d 4 c
We 3 e △l
纤维的弹性是织物获得好的尺寸稳定性与 抗皱性的主要因素。
二、纤维的流变性质（或粘弹性质）★
定义：纤维在外力作用下，应力应变随时 间而变化的性质。 包括蠕变和应力松弛
1．蠕变 (1)定义：指一定温度下，纺织材料在一定
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）
（2）断裂强度（比强度）
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/Ttex Pden=P/Nden
❖ 当错位滑移的纤维大分子链基本伸直平行时，大分 子间距就靠近，分子链间可能形成新的次价键。这 时继续拉伸纤维，产生的变形主要又是分子链的键 长、键角的改变和次价键的破坏，进入强化区，表 现为纤维模量再次提高，直至达到纤维大分子主链 和大多次价键的断裂，致使纤维解体。
C BA BA
CB
A
(a)
(b)
在为国际推广方法） 强力仪的量程： 夹持器的夹持情况： 预加张力的大小：
第二节 纤维的蠕变、松弛和疲劳
最单纯的形变形式有两种：理想弹性变形 （虎克变形）；纯粘性流动（牛顿变形）。
虎克变形： E
牛顿变形： d
dt
对以高分子为主要组成物质的纤维来讲， 它不仅具有弹性，而且也具有粘性，这种粘 性与弹性的组合即为粘弹性，具有粘弹性的 物体即为粘弹体。
4.湿干强度比η
❖ 纤维在完全润湿时的强力占干态（标准大气 下）时强力的百分率。
P (b) CRL 等加负荷
ab
Wb W
We O d 4 c 3 e △l
O d 4 c
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纤维的弹性是织物获得好的尺寸稳定性与 抗皱性的主要因素。
二、纤维的流变性质（或粘弹性质）★
定义：纤维在外力作用下，应力应变随时 间而变化的性质。 包括蠕变和应力松弛
1．蠕变 (1)定义：指一定温度下，纺织材料在一定
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）
（2）断裂强度（比强度）
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/Ttex Pden=P/Nden
❖ 当错位滑移的纤维大分子链基本伸直平行时，大分 子间距就靠近，分子链间可能形成新的次价键。这 时继续拉伸纤维，产生的变形主要又是分子链的键 长、键角的改变和次价键的破坏，进入强化区，表 现为纤维模量再次提高，直至达到纤维大分子主链 和大多次价键的断裂，致使纤维解体。
C BA BA
CB
A
(a)
(b)
在为国际推广方法） 强力仪的量程： 夹持器的夹持情况： 预加张力的大小：
第二节 纤维的蠕变、松弛和疲劳
最单纯的形变形式有两种：理想弹性变形 （虎克变形）；纯粘性流动（牛顿变形）。
虎克变形： E
牛顿变形： d
dt
对以高分子为主要组成物质的纤维来讲， 它不仅具有弹性，而且也具有粘性，这种粘 性与弹性的组合即为粘弹性，具有粘弹性的 物体即为粘弹体。
4.湿干强度比η
❖ 纤维在完全润湿时的强力占干态（标准大气 下）时强力的百分率。
织物材料的力学性能与结构分析
织物材料的力学性能与结构分析织物作为一种常见的材料，在日常生活和工业生产中广泛应用。
了解织物材料的力学性能与结构分析对于提高其品质和应用效果至关重要。
本文将详细讨论织物材料的力学性能与结构分析，并探讨其在不同领域的应用。
一、织物材料的力学性能分析1.拉伸性能织物的拉伸性能是指在受力时的变形和破坏能力。
通过对织物进行拉伸试验，可以得出其断裂强度、伸长率、断裂韧性等参数。
这些参数可以帮助我们判断织物在使用中的抗拉能力和耐久性。
2.压缩性能织物的压缩性能是指在受力时的抗压变形和恢复能力。
通过对织物进行压缩试验，可以评估其抗压性能和弹性恢复能力。
这些参数在织物在填充材料、座椅、装饰品等领域具有重要的应用价值。
3.弯曲性能织物的弯曲性能是指在受力时的抗弯变形能力。
通过对织物进行弯曲试验，可以得出其弯曲刚度和折叠性能。
这些参数对于织物在服装、窗帘、家具等领域的应用有重要意义。
4.撕裂性能织物的撕裂性能是指在受力时的抗撕裂能力。
通过对织物进行撕裂试验，可以得出其撕裂强度和撕裂延伸率。
这些参数对于织物在户外用品、工业帐篷等领域的抗撕裂要求较高的应用有重要价值。
二、织物材料的结构分析1.纤维结构纤维是织物的基本组成单位，其结构对织物的性能和质量起着至关重要的作用。
纤维的直径、长度、断面形状以及纤维间的排列方式都会影响织物的密度、强度和弹性等性能。
通过扫描电镜等仪器观察纤维的结构，可以帮助我们理解织物的性能来源和改进方向。
2.织物结构织物的结构是指纱线、经纬相互交织的方式和密度。
常见的织物结构包括平纹、斜纹、提花、缎纹等。
不同的织物结构决定了织物的外观、手感和性能特点。
通过对织物结构的研究和分析，可以指导织物的设计和开发。
3.织物表面特征织物表面的特征对于其外观和使用性能起着重要作用。
织物的表面特征包括纹理、工艺效果、染色效果等。
通过扫描电镜和表面形貌分析仪等设备对织物表面进行观察和测试，可以帮助我们评估织物的质量和外观效果。
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。
《纺织材料学》第五版网课题库附答案
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。
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。
纺织材料学课件第十章 纺织材料的力学性质
15
(3) 断裂功和断裂比功 a.断裂功 拉伸纤维或纱线至断裂时外力所作的功，是材
料抵抗外力破坏所具有的能量，单位cN·mm。 意义：断裂功是强力和伸长的综合指标，它可
以有效地评定材料的坚牢度和耐用性能。大，韧 性好、耐磨损、坚牢度好。
16
b.功系数（充满系数） 断裂功/（强力×断裂伸长）。
c.断裂比功 拉断单位体积（折合成同样截面积，同样试
3
（二）相对强度
将强力折合成规定粗细时的力，用以比较不 同粗细的纤维或纱线拉伸断裂性质的指标。因折 合的细度标准不同，故相对强度指标有多种：
1.断裂应力σ 纤维或纱线单位截面上能承受的最大拉力。
σ=Pb / S
标准单位N/m2(帕)，常用N/mm2(兆帕，MPa) 。
因纤维或纱线的截面积难以测量，生产上应用 较少，多应用于理论研究中。
交错次数越多，强力越高。同条件下，平 纹的断裂强力和伸长率大于斜纹，斜纹又大于 缎纹。
43
（2）纱线的线密度（即特数）和结构 ①纱线特数大，强度高； ②线织物大于同特纱织物的强度（因线织物条干
好，捻度不匀小）。 ③捻度，在接近临界捻度时，织物强力开始下降； ④捻向的配置，同捻向，强力高（纱线交叉处纤
维相互啮合，交织阻力大）；
捻向 经 表观
相同
反向
纬
交织点
(a)
同向
经
捻向
表观
相反
同向
纬
交织点 反向
(b)
44
纱线捻向对织物性质的影响
（3）纤维品种与混纺比 ①纤维品种
是织物强伸性的决定因素。 ②混纺比
混纺纱中两种纤维的断裂伸长率不同时，混纺织 物的强力有时会比强力最差的纯纺织物的强力低；
(3) 断裂功和断裂比功 a.断裂功 拉伸纤维或纱线至断裂时外力所作的功，是材
料抵抗外力破坏所具有的能量，单位cN·mm。 意义：断裂功是强力和伸长的综合指标，它可
以有效地评定材料的坚牢度和耐用性能。大，韧 性好、耐磨损、坚牢度好。
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b.功系数（充满系数） 断裂功/（强力×断裂伸长）。
c.断裂比功 拉断单位体积（折合成同样截面积，同样试
3
（二）相对强度
将强力折合成规定粗细时的力，用以比较不 同粗细的纤维或纱线拉伸断裂性质的指标。因折 合的细度标准不同，故相对强度指标有多种：
1.断裂应力σ 纤维或纱线单位截面上能承受的最大拉力。
σ=Pb / S
标准单位N/m2(帕)，常用N/mm2(兆帕，MPa) 。
因纤维或纱线的截面积难以测量，生产上应用 较少，多应用于理论研究中。
交错次数越多，强力越高。同条件下，平 纹的断裂强力和伸长率大于斜纹，斜纹又大于 缎纹。
43
（2）纱线的线密度（即特数）和结构 ①纱线特数大，强度高； ②线织物大于同特纱织物的强度（因线织物条干
好，捻度不匀小）。 ③捻度，在接近临界捻度时，织物强力开始下降； ④捻向的配置，同捻向，强力高（纱线交叉处纤
维相互啮合，交织阻力大）；
捻向 经 表观
相同
反向
纬
交织点
(a)
同向
经
捻向
表观
相反
同向
纬
交织点 反向
(b)
44
纱线捻向对织物性质的影响
（3）纤维品种与混纺比 ①纤维品种
是织物强伸性的决定因素。 ②混纺比
混纺纱中两种纤维的断裂伸长率不同时，混纺织 物的强力有时会比强力最差的纯纺织物的强力低；
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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。
纤维的线密度是Nt（tex）或Nd(den),强力是P（cN）时， 则
P
P
pot Ntex
pod Nden
式中：P0t——断裂比强度（cN/tex）;
P0d——断裂比强度（cN/den）。
一． 纤维拉伸断裂性能的指标
（3）断裂长度L： 纤维悬挂重力等于其断裂强力时的长度，单位为km。
Pa
a Y (y,y)
线密度 0.3 tex
纤维密度 1.5 g/cm3
0
0
0 Δla
2
4 Δl 伸长(mm)
0
0.1
0.2 ε=应变
0
10
20 ε=应变率(%)
一． 纤维拉伸断裂性能的指标
1．拉伸断裂强力 强力，即纤维受外力直接拉伸到断裂时所需要的
力，是表示纤维能承受最大拉伸外力的绝对值的 一种指标，又称绝对强力、断裂强力。
纺织材料在外力作用下破坏时，主要和基本的方式是被 拉断。表达纺织材料抵抗拉伸能力的指标很多，基本的 有下述四类。
（一）拉伸断裂强力和拉伸断裂比强度
应力 σ (N/mm2=MPa) 比应力 p (N/tex) 负荷 P(N)
Pb
600
0.4
0.12
b s
300
0.2
0.06
试样长度 20 mm
当横坐标为伸长率ε（％），纵坐标为拉伸应力 （σ、p0或L）时，拉伸曲线称为应力应变曲线， 典型曲线如图10-1所示。
断裂点（breaking point）a对应的拉伸应力σa就 是断裂应力；
断裂点对应的伸长率εa就是断裂伸长率。
图10-1 拉伸应力曲线伸长率曲线图
图10-1 典型纤维的应力应变曲线
纺织材料学
第十章 纺织材料的基本力学性质
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第十章 纺织材料的基本力学性质
纺织材料的基本力学性质是指纤维、纱线、织物 在外力作用时的性质，总体包括了拉伸、压缩、 弯曲、扭转、摩擦、磨损、疲劳等各方面的作用。 这是纺织材料服用性能的重要物理性能之一。
第一节 拉伸性质
一、拉伸断裂性能的基本指标
一、拉伸断裂性能的基本指标
有些纤维如锦纶在拉伸过程中会出现第二个屈服点，如图 10-2中锦纶的二次屈服点。
如不同类型的锦纶纤维，虽然细度相同，拉伸变形曲线完 全不同，尤其是第二个屈服点存在着显著差异，为了考核 这一性能引入强伸余效（强力余效和伸长余效的总称）的 指标。
强伸余效为断裂强伸值与第二个屈服点强伸值之差对断裂 强伸值的百分数。
一、拉伸断裂性能的基本指标
4. 断裂功和断裂比功
在直接测定中，所得的拉 伸如图10-4所示。曲线oa 下的面积就是拉断纤维、 纱线或织物过程中外力对 它作的功，也就是材料抵 抗外力破坏具有的能量即 “拉伸断裂功”。
因此，有时将拉伸图称为 示功图。
1a
W 0 pdl
式中：W—拉伸断裂功（cN·㎜即10-5J）。
Wd
W S Lo
Байду номын сангаас
Wd—拉伸断裂比功（cN·mm/mm3即10-5J/mm3）; W—拉伸断裂功（cN·mm即10-5J）； S—试样实际截面积（mm2）； L0—试样拉伸时的名义隔距长度（mm）。
二、纺织材料拉伸断裂机理及主要影响因素
（一）纺织纤维的断裂机理及主要影响因素 1．纺织纤维的断裂机理 纤维受力开始时，首先是纤维中各个结晶区之间的非结晶
一． 纤维拉伸断裂性能的指标
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。
纤维的初始模量大，其制品比较挺括；反 之，初始模量小，制品比较柔软。
一、拉伸断裂性能的基本指标
（二）拉伸变形曲线和有关指标
纺织材料在拉伸过程中，应力和变形同时发展， 发展过程的曲线图叫“拉伸图”。
①角平分线法 ②考泊兰（Coplan）法 ③曼列狄斯（Meredith）法
图10-3 纤维屈服点的确定
一、拉伸断裂性能的基本指标
过屈服点后，纺织材料伸长率明显增加，其中不可 恢复的伸长率和恢复缓慢的伸长量占较大的比例， 因此，在其他指标相同的情况下，屈服点高的纤维 不易产生塑性变形，织成的织物尺寸稳定性较好。
再继续拉伸，结晶区更松散，许多基原纤和大分子由于长 距离抽拔，有的头端已从结晶区中拔出而游离，部分大分 子被拉断，头端也游离。
最后，在整根纤维最薄弱的截面上断开（一部分基原纤和 大分子被拉断，其余全部从对应的结晶区中抽拔出来）， 达到图10-1拉伸曲线的断裂点（a点）。
此后纤维中的大部分基原纤和松散的大分子都因抽伸滑移 作用而达到基本上沿纤维轴向伸直平行的状态[如图10-5 的（5）]，结晶区也逐步松散。
二、纺织材料拉伸断裂机理及主要影响因素
这时，由于取向度大大提高，大分子并拢靠近，大分子之 间侧向的结合力可能又有所增加，所以大多数纤维拉伸曲 线的斜率又开始有所上升，出现第二屈服点。
L P 1000
Nt g
式中：g ——重力加速度（m/s2）,海平面处为9.80665。
断裂长度L与断裂比强度的关系为
L
p0t g
103
9
pg0d
103
一． 纤维拉伸断裂性能的指标
（4）强度指标之间的换算
p0t 103
9 p0d 103
一． 纤维拉伸断裂性能的指标
（1）断裂应力σ：为纤维单位截面积上能承受的
最大拉伸力。 这是各种材料通用的表示材料相对强度的指标，
一般用σ表示，标准单位为N/m2 (帕pa)， 常用N/mm2 (兆帕Mpa)表示。
由于纺织纤维的截面形状的不规则性，真正的截面积很难求测，故实 际应用中很少使用断裂应力指标，但在理论研究时，常用其进行分析。 亦称体积比强度（在相同体积下比较材料之间强度的差异）。
一． 纤维拉伸断裂性能的指标
断裂应力的计算式为：
σP
A
式中 σ ——断裂应力（pa）；
P——断裂强力（Ｎ）；
Ａ——截面面积（㎡）。
一． 纤维拉伸断裂性能的指标
（2）断裂比强度P0：
比强度是指纤维1特粗细时能承受的拉伸力。
单位为N/tex，常用cN/dtex，简称比强度或重量比强度 （相同重量材料的强度）。
二、纺织材料拉伸断裂机理及主要影响因素
各结晶区逐步产生相对移动，结晶区之间沿纤维轴向的距 离增大，在非结晶区中基原纤和大分子链段的平行度（取 向度）提高，结晶区的排列方向也开始顺向纤维轴，而且 部分最紧张的大分子由结晶区中抽拔后，非结晶区中大分 子的长度差异减小，受力的大分子或基原纤的根数增多。
如此，大分子或基原纤在结晶区被抽拔移动越来越多，被 拉断的大分子和拔脱的大分子端头也逐步增加，如图10-5
所示。
图10-5 纤维拉伸示意图
二、纺织材料拉伸断裂机理及主要影响因素
如此继续进行，大分子或基原纤间原来比较稳定的横向联 系受到显著破坏，使结晶区中大分子之间或基原纤之间的 结合力抵抗不住拉伸力的作用（例如氢键被拉断等）从而 明显地相互滑移，大批分子抽拔（对于螺旋结构的大分子 则使螺旋链展成曲折链），伸长变形迅速增大，此时出现 图10-1中bc段的现象。
纤维聚合度略低（为1~1.5万左右），分子链伸展并且氧 六环刚硬；毛纤维分子链柔软，且有螺旋，聚合度也低 （100-300）。 它与纺织制品的手感、悬垂、起拱性能等关系密切，毛织 物的手感较柔软。
一、拉伸断裂性能的基本指标
2. 屈服应力和应变 图10-1中曲线上的b点为屈服点（yield point），这一点
区内长度最短的大分子链伸直，即成为接近于与纤维轴线 平行而且弯曲最小的大分子（甚至还有基原纤）伸直（这 一段一般在拉伸预加张力范围内，在拉伸图中不显示）。
其后，这些大分子受力拉伸，使化学价键长度增长、键角 增大。在此过程中，一部分最伸展、最紧张的大分子链或 基原纤逐步地从结晶区中抽拔出来。此时，也可能有个别 大分子主链被拉断。