第十三章-纱线的力学性质
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第十三章-纱线的力学性质
一、纱线的断裂过程 由于加捻的作用，纱中纤维相互紧密抱合，纱线的断裂过程 就是纱中纤维的断裂和相互滑移的过程。 对于正常的环锭纺纱线来说，纱断裂时，纤维的断裂是主要 的。 关于纱中纤维断裂破坏的过程，目前存在着绝然相反的两种 不同观点。 观点之一是：在细纱拉伸过程中伸长大的外层纤维先被拉断， 然后逐渐向内层纤维断裂扩展。 另一种观点则认为：纱线断裂时，中心即内层的纤维先断， 然后纤维的断裂向外层扩展。
描述纱线加捻过程中的另一特性指标是扭矩. 测试纱线扭矩的方法，如图Байду номын сангаас示
1－弹性钢丝 2－指针 3－固定刻度盘 4－支架 5－阻尼器 6－小钩 7－纱线试样 8－小钩 9－定位销 10－垫圈 11－圆盘 12－柔性轴 13－计数器 14－转子
测试纱线抗扭刚度的方法，如图所示 :
测定纱线的旋转摆仪 1－纱线试样 2－夹持器 3－轻质盘 4－钩子 5－π型支架
几种纱线多次双面弯曲的耐久性 纱线种类 线密度（tex） 耐久性（双面弯曲循环次数）
普梳棉纱 干纺亚麻纱 精梳毛纱 粘胶复丝 粘胶短纤维纱 锦纶6复丝
25 68 42 13 25 5
3793 336 20610 1183 1273 大于50000
结构不良的纱线
剩余循环变形(%)
第3相 第1相
结构良好纱线
第2相
第3相
n
多次作用后纱线剩余变形增长曲线
第一阶段大多数纤维和纱线以结构单元的取向排列为主要特征，结构得到改善。 第二阶段开始结构将不再继续改善。 第三阶段开始时，材料的结构以比较快的速度破坏瓦解。
(a)作用前的结构
(b)作用后的结构
棉纱经过多次拉伸后结构的变化
棉纱和粘胶纤维纱的测试结果表明，试验 的拉伸力从断裂负荷的20%增加到30%，纱 线的耐久性下降50%。弯曲角度从增加至时， 纱线的耐久性下降30%或者更多。弯曲部分 的半径r对测量结果也有显著的影响。
试样夹持长度对负荷-伸长 曲线的影响
不同捻系数对负荷—伸长曲线 的影响
四种长丝纱的拉伸模量与捻系数（即加捻程度）的关系曲线 p283
纤维张力
lc L
lc
短纤维纱中纤维的轴向张力分布p286
B C lc
N lc L
N
lc C′ L
N b N (1
2lc ) L
B′
短纤纱中纤维断裂和滑脱示意图
纱线的弯曲、扭转p290
纱线的弯曲特性 纱线抗弯曲作用的能力较小，具有非常突出 的柔顺性。实际上，纱线极少发生弯曲破 坏。
纱线多次弯曲特性指标及其测定 多次弯曲作用通常采用下列三种方法来进 行试验： 单面成圈弯曲、无拉伸作用，如图（a）所 示。
多次弯曲变形试验方法 （a）无拉伸，单方面圈形弯曲 （b）双面弯曲，同时拉伸 （c）双面弯曲，同时拉伸和磨损
影响短纤维纱强伸度的因素 1．纤维的性能 纤维的长度：特别是长度短于滑脱长度的纤维含量，对纱线 强度影响很大，因为这些纤维在纱中总是滑脱的，没有断裂 的机会。 2．纱线的结构 纱线的捻度是纱线结构的重要内容。纱线捻度对纱线的强伸 度有重要影响，短纤维纱的强度与捻系数间关系如图所示 p288。
断裂阻抗
几种纱线捻度与扭矩的关系曲线如图所示。
几种纱线捻度与扭转的关系曲线 1－36tex棉纱 2－100tex亚麻纱 3－110tex精梳毛纱 4－22tex粘胶复丝 5－29tex锦纶复丝 6－22tex氯纶
纱线的压缩特性 纱现在加工和使用过程中会受到压缩，例如纱 线经过压棍；经轴与滚筒之间；纱线在卷装中； 纱线在织物中相互交织时，等等 .
耐久性是指材料抵抗在各种因素作用下结构逐渐破坏和引起性能恶化 最后导致材料破坏或解体的性能。 纺织材料的耐久性能有时也称为损耗性能，根据材料使用的特点和承 受作用的形式不同可分为疲劳、磨损和老化三种类型。多次弯曲循环 的特性指标通常用耐久性（即双面弯曲达到破坏的循环次数）来表示。 几种纱线双面弯曲的耐久性见表。
及织物内纱线的截面形态，受到纤维原料、织物 组织、织物密度等因素的影响，因此在讨论织物 结构概念时，应充分考虑考虑纱线在织物内被压 扁的实际情况。不同学者提出的纱线截面形态模 型如图所示。
END
纱线的扭转特性 纱线在垂直与其轴线的平面内受到外力矩的 作用就产生扭转变形和剪切应力。纱线的 合股加捻就是扭转。
扭转强度特性指标通常以具有初始捻度T0 （捻/10cm）的纱线，再同向加捻到断裂时 单位长度附加的捻回数T来表示。据测试， 各种纤维制成的18tex纱线，具有初始捻度 T0=50~55捻/10cm，其附加捻回数分别为： 棉纱1842、粘胶短纤维1691、普通粘胶长 丝1921、强力粘胶长丝1288捻/m。
单根纱线的径向压缩特性的测试方法是，在 100Pa压力下测定其初始面积。将纱线压在薄 片之间，薄片裁成正方形，在对角线方向施加 压力，测定其面积。测得数据如图所示。
纱线横截面变形ε与负荷P的关系
其截面积的变形ε是随着负荷P（cN）的增 大而增大，开始时增加迅速，之后逐渐平 稳。在压缩量相同的情况下，施加在结构 紧密的单根纤维上的压力较施加在结构蓬 松的纱线上的压力大得多例如施加在羊毛 纤维上的压力较毛纱大8倍。
混纺纱的拉伸性质 p288
S SA<SB B SA SB
(a)
O
A SAB
O SA SAB
bmin bcri b→
100 SB
S SA>SB A
(b)
B O
O
比应力-应变曲线
b→ 100 比应力-混合比曲线
混合纱强度的作用求解示意图
锦/棉
涤/棉
锦/毛
涤/毛
锦纶含量
涤纶含量
不同混纺纱的拉伸性能
强力
摩擦滑移阻抗
实际 只有滑移 捻度
全部断裂
临界值
细纱捻系数对断裂伸长的影响
变形纱和弹力丝的拉伸特性
影响纱线强、伸度的因素p287 1、纤维性质 纤维长度较长、细度较细时，成纱强度较高；纤维长 度整齐度较好、细度细而均匀时，成纱条干均匀，成 纱强度高。 2、纱线结构 纱线结构对强伸度的影响主要反映在捻度。 3、混纺比 （1）当两种纤维断裂伸长率接近时，随着强度大的纤 维的混纺比的增加，混纺纱的强度上升。 （2）当混纺的两种纤维断裂伸长率差异大时，受拉后 有两个断裂阶段。第一阶段伸长能力小的纤维先断； 第二阶段伸长能力大的纤维断裂。
一、纱线的断裂过程 由于加捻的作用，纱中纤维相互紧密抱合，纱线的断裂过程 就是纱中纤维的断裂和相互滑移的过程。 对于正常的环锭纺纱线来说，纱断裂时，纤维的断裂是主要 的。 关于纱中纤维断裂破坏的过程，目前存在着绝然相反的两种 不同观点。 观点之一是：在细纱拉伸过程中伸长大的外层纤维先被拉断， 然后逐渐向内层纤维断裂扩展。 另一种观点则认为：纱线断裂时，中心即内层的纤维先断， 然后纤维的断裂向外层扩展。
描述纱线加捻过程中的另一特性指标是扭矩. 测试纱线扭矩的方法，如图Байду номын сангаас示
1－弹性钢丝 2－指针 3－固定刻度盘 4－支架 5－阻尼器 6－小钩 7－纱线试样 8－小钩 9－定位销 10－垫圈 11－圆盘 12－柔性轴 13－计数器 14－转子
测试纱线抗扭刚度的方法，如图所示 :
测定纱线的旋转摆仪 1－纱线试样 2－夹持器 3－轻质盘 4－钩子 5－π型支架
几种纱线多次双面弯曲的耐久性 纱线种类 线密度（tex） 耐久性（双面弯曲循环次数）
普梳棉纱 干纺亚麻纱 精梳毛纱 粘胶复丝 粘胶短纤维纱 锦纶6复丝
25 68 42 13 25 5
3793 336 20610 1183 1273 大于50000
结构不良的纱线
剩余循环变形(%)
第3相 第1相
结构良好纱线
第2相
第3相
n
多次作用后纱线剩余变形增长曲线
第一阶段大多数纤维和纱线以结构单元的取向排列为主要特征，结构得到改善。 第二阶段开始结构将不再继续改善。 第三阶段开始时，材料的结构以比较快的速度破坏瓦解。
(a)作用前的结构
(b)作用后的结构
棉纱经过多次拉伸后结构的变化
棉纱和粘胶纤维纱的测试结果表明，试验 的拉伸力从断裂负荷的20%增加到30%，纱 线的耐久性下降50%。弯曲角度从增加至时， 纱线的耐久性下降30%或者更多。弯曲部分 的半径r对测量结果也有显著的影响。
试样夹持长度对负荷-伸长 曲线的影响
不同捻系数对负荷—伸长曲线 的影响
四种长丝纱的拉伸模量与捻系数（即加捻程度）的关系曲线 p283
纤维张力
lc L
lc
短纤维纱中纤维的轴向张力分布p286
B C lc
N lc L
N
lc C′ L
N b N (1
2lc ) L
B′
短纤纱中纤维断裂和滑脱示意图
纱线的弯曲、扭转p290
纱线的弯曲特性 纱线抗弯曲作用的能力较小，具有非常突出 的柔顺性。实际上，纱线极少发生弯曲破 坏。
纱线多次弯曲特性指标及其测定 多次弯曲作用通常采用下列三种方法来进 行试验： 单面成圈弯曲、无拉伸作用，如图（a）所 示。
多次弯曲变形试验方法 （a）无拉伸，单方面圈形弯曲 （b）双面弯曲，同时拉伸 （c）双面弯曲，同时拉伸和磨损
影响短纤维纱强伸度的因素 1．纤维的性能 纤维的长度：特别是长度短于滑脱长度的纤维含量，对纱线 强度影响很大，因为这些纤维在纱中总是滑脱的，没有断裂 的机会。 2．纱线的结构 纱线的捻度是纱线结构的重要内容。纱线捻度对纱线的强伸 度有重要影响，短纤维纱的强度与捻系数间关系如图所示 p288。
断裂阻抗
几种纱线捻度与扭矩的关系曲线如图所示。
几种纱线捻度与扭转的关系曲线 1－36tex棉纱 2－100tex亚麻纱 3－110tex精梳毛纱 4－22tex粘胶复丝 5－29tex锦纶复丝 6－22tex氯纶
纱线的压缩特性 纱现在加工和使用过程中会受到压缩，例如纱 线经过压棍；经轴与滚筒之间；纱线在卷装中； 纱线在织物中相互交织时，等等 .
耐久性是指材料抵抗在各种因素作用下结构逐渐破坏和引起性能恶化 最后导致材料破坏或解体的性能。 纺织材料的耐久性能有时也称为损耗性能，根据材料使用的特点和承 受作用的形式不同可分为疲劳、磨损和老化三种类型。多次弯曲循环 的特性指标通常用耐久性（即双面弯曲达到破坏的循环次数）来表示。 几种纱线双面弯曲的耐久性见表。
及织物内纱线的截面形态，受到纤维原料、织物 组织、织物密度等因素的影响，因此在讨论织物 结构概念时，应充分考虑考虑纱线在织物内被压 扁的实际情况。不同学者提出的纱线截面形态模 型如图所示。
END
纱线的扭转特性 纱线在垂直与其轴线的平面内受到外力矩的 作用就产生扭转变形和剪切应力。纱线的 合股加捻就是扭转。
扭转强度特性指标通常以具有初始捻度T0 （捻/10cm）的纱线，再同向加捻到断裂时 单位长度附加的捻回数T来表示。据测试， 各种纤维制成的18tex纱线，具有初始捻度 T0=50~55捻/10cm，其附加捻回数分别为： 棉纱1842、粘胶短纤维1691、普通粘胶长 丝1921、强力粘胶长丝1288捻/m。
单根纱线的径向压缩特性的测试方法是，在 100Pa压力下测定其初始面积。将纱线压在薄 片之间，薄片裁成正方形，在对角线方向施加 压力，测定其面积。测得数据如图所示。
纱线横截面变形ε与负荷P的关系
其截面积的变形ε是随着负荷P（cN）的增 大而增大，开始时增加迅速，之后逐渐平 稳。在压缩量相同的情况下，施加在结构 紧密的单根纤维上的压力较施加在结构蓬 松的纱线上的压力大得多例如施加在羊毛 纤维上的压力较毛纱大8倍。
混纺纱的拉伸性质 p288
S SA<SB B SA SB
(a)
O
A SAB
O SA SAB
bmin bcri b→
100 SB
S SA>SB A
(b)
B O
O
比应力-应变曲线
b→ 100 比应力-混合比曲线
混合纱强度的作用求解示意图
锦/棉
涤/棉
锦/毛
涤/毛
锦纶含量
涤纶含量
不同混纺纱的拉伸性能
强力
摩擦滑移阻抗
实际 只有滑移 捻度
全部断裂
临界值
细纱捻系数对断裂伸长的影响
变形纱和弹力丝的拉伸特性
影响纱线强、伸度的因素p287 1、纤维性质 纤维长度较长、细度较细时，成纱强度较高；纤维长 度整齐度较好、细度细而均匀时，成纱条干均匀，成 纱强度高。 2、纱线结构 纱线结构对强伸度的影响主要反映在捻度。 3、混纺比 （1）当两种纤维断裂伸长率接近时，随着强度大的纤 维的混纺比的增加，混纺纱的强度上升。 （2）当混纺的两种纤维断裂伸长率差异大时，受拉后 有两个断裂阶段。第一阶段伸长能力小的纤维先断； 第二阶段伸长能力大的纤维断裂。