第十二章 纱线的力学性质
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第2讲 纱线的基本特征参数及拉伸性能-概要
2012-3-26
3.2.4 混纺纱的拉伸性能（图12-16） 混纺纱的拉伸性能（
2012-3-26
本讲思考题
第十章： 、 、 第十章：3、6、11 第十一章：4、7、8、10、 第十一章：4、7、8、10、 纤维及纱线的线密度表达方 式及相互关系。 式及相互关系。
2012-3-26
2012-3-26
3.2.3 集合过程中短纤维力学行为的变 化
短纤维纱在接受拉伸变形时， 短纤维纱在接受拉伸变形时，纱中处于不同 集合状态的纤维将会发生如下一些行为变化: 集合状态的纤维将会发生如下一些行为变化: （1）起拱弯曲的纤维力图伸直，并产生变形， 起拱弯曲的纤维力图伸直，并产生变形， 在纱内层间穿插交缠的纤维， （2）在纱内层间穿插交缠的纤维，将借助拉伸力 的作用， 的作用，挣脱周边纤维的束缚而进入能量水平更 低的位置。 低的位置。 这样， 这根短纤维纱在拉伸中的变形与破坏， 这样 ， 这根短纤维纱在拉伸中的变形与破坏 ， 便只能有两个原因 便只能有两个原因：
第2讲
纱线的基本特征参数 及拉伸性质
2012-3-26
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目
录
1．纱线的基本特征参数 ． 1.1 纱线的细度 1.2 纱线的细度不匀表示 1.3 纱线的捻向及捻度 2. 纤维及纱线的拉伸性质 2.1 纤维及纱线拉伸性能性能指标 2.2 纤维及纱线的应力 应变曲线 纤维及纱线的应力—应变曲线 2.3 纱线的弹性
2012-3-26
1.2 纱线的细度不匀表示
一般地说，不匀率指标有三种： 一般地说，不匀率指标有三种： 平均差、平均差系数（ 210） ◇ 平均差、平均差系数（P210）； 均方差、均方差系数(变异系数CV CV， ◇ 均方差、均方差系数(变异系数CV， 210) P210)； 极差、极差系数(P210) (P210 ◇ 极差、极差系数(P210)。 以上数据可通过乌斯特仪（ 以上数据可通过乌斯特仪 （ Uster） ） 进行测定， 企业通常称不匀率为“ 进行测定 ， 企业通常称不匀率为 “ 条干 不匀” 不匀”。
3.2.4 混纺纱的拉伸性能（图12-16） 混纺纱的拉伸性能（
2012-3-26
本讲思考题
第十章： 、 、 第十章：3、6、11 第十一章：4、7、8、10、 第十一章：4、7、8、10、 纤维及纱线的线密度表达方 式及相互关系。 式及相互关系。
2012-3-26
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3.2.3 集合过程中短纤维力学行为的变 化
短纤维纱在接受拉伸变形时， 短纤维纱在接受拉伸变形时，纱中处于不同 集合状态的纤维将会发生如下一些行为变化: 集合状态的纤维将会发生如下一些行为变化: （1）起拱弯曲的纤维力图伸直，并产生变形， 起拱弯曲的纤维力图伸直，并产生变形， 在纱内层间穿插交缠的纤维， （2）在纱内层间穿插交缠的纤维，将借助拉伸力 的作用， 的作用，挣脱周边纤维的束缚而进入能量水平更 低的位置。 低的位置。 这样， 这根短纤维纱在拉伸中的变形与破坏， 这样 ， 这根短纤维纱在拉伸中的变形与破坏 ， 便只能有两个原因 便只能有两个原因：
第2讲
纱线的基本特征参数 及拉伸性质
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目
录
1．纱线的基本特征参数 ． 1.1 纱线的细度 1.2 纱线的细度不匀表示 1.3 纱线的捻向及捻度 2. 纤维及纱线的拉伸性质 2.1 纤维及纱线拉伸性能性能指标 2.2 纤维及纱线的应力 应变曲线 纤维及纱线的应力—应变曲线 2.3 纱线的弹性
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1.2 纱线的细度不匀表示
一般地说，不匀率指标有三种： 一般地说，不匀率指标有三种： 平均差、平均差系数（ 210） ◇ 平均差、平均差系数（P210）； 均方差、均方差系数(变异系数CV CV， ◇ 均方差、均方差系数(变异系数CV， 210) P210)； 极差、极差系数(P210) (P210 ◇ 极差、极差系数(P210)。 以上数据可通过乌斯特仪（ 以上数据可通过乌斯特仪 （ Uster） ） 进行测定， 企业通常称不匀率为“ 进行测定 ， 企业通常称不匀率为 “ 条干 不匀” 不匀”。
纱线耐磨和力学的关系
纱线耐磨和力学的关系
纱线的耐磨性与力学性能之间有着密切的关系。
首先，我们来看纱线的耐磨性。
纱线的耐磨性指的是纱线在受到摩擦、拉伸等外力作用下不易断裂或磨损的能力。
这与纱线的材质、纺纱工艺、纱线结构等因素有关。
通常来说，纤维的强度和韧性是影响纱线耐磨性的重要因素之一。
强度高的纤维更不容易断裂，而韧性好的纤维则能够在受到外力时变形而不易断裂。
因此，选择具有高强度和韧性的纤维作为原料纺制纱线可以提高纱线的耐磨性。
另外，纱线的力学性能也影响着其耐磨性。
纱线的力学性能包括抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率等指标。
抗拉强度是指纱线在受力时抵抗拉伸的能力，弹性模量则反映了纱线在受力后的变形程度，而断裂伸长率则表示纱线在拉伸断裂前能够承受的变形程度。
这些力学性能的指标直接影响着纱线在使用过程中的表现，比如抗拉强度高的纱线不容易断裂，具有较大断裂伸长率的纱线则在受到较大拉力时能够延展更多，从而减小磨损。
因此，良好的力学性能有助于提高纱线的耐磨性。
除了纤维的选择和力学性能，纱线的结构也对其耐磨性起着重要作用。
不同的纺纱结构和纱线织造方式会影响纱线的强度、弹性
和耐磨性。
例如，环锭纺纱的纱线比较光滑，而气流纺纱的纱线则
具有较好的弹性，这些特点都会影响纱线的耐磨性能。
综上所述，纱线的耐磨性与其力学性能密切相关，包括原料纤
维的选择、力学性能指标以及纺纱结构等因素都会影响纱线的耐磨
性能。
因此，在纱线的生产和选用过程中，需要综合考虑这些因素，以获得具有较好耐磨性能的纱线产品。
纺织材料学(于伟东-中国纺织出版社)第12章
下平面
探头
上平面 试样
一般织物： 轻负荷为2CN/cm2； 重负荷为49CN/cm2。 压缩工作面积2cm2。
操纵台
压缩性能指标
1、表观厚度T0
T0 Rfl R0l
2、稳定厚度Ts
Ts Rfh R0h
3、压缩率C
C T0 TS 100% T0
4、压缩弹性率RE
RE
Tr T0
TS TS
匀整性。
一、拉伸剪切性能测试仪（ KES—F1 KES—FB1图）
该仪器用于织物的拉伸与剪切试验，反映织物拉伸变形能 力及回弹性能。
仪器的结构
5cm
20cm
1、拉伸性能测试
测试原理：将一定尺寸的试样在低应力拉伸（试样受到的最大 负荷为490CN/cm）下，记录一个拉伸循环中负荷—变形曲线， 根据该曲线计算有关拉伸指标。
计算
原始干燥长度 湿长度
最后干燥长度 计算 计算
E5、E20 E100 EB5
G＝123/EB5
F (E20 E5) B /14.7
(L1 L3) / L1100 (L2 L3) / L3100
经向和纬向 右斜和左斜
经向和纬向 经向和纬向 经向和纬向 经向和纬向 经向和纬向
评价联系起来，根据测定的织物物理量和力学量， 计算得出织物风格特征和等级。
评定方法分类 单机台单测多指标式风格仪 : 单机台多测多指标式风格仪：YG821 多机台多测多指标式风格仪: KES-F；FAST
第二节 单台多测多指标式织物风格仪 ( YG821及
YG821A)
仪器特点： 同台仪器上加装不同附属装置，以测试织物多项力学性质
1、测试原理：将试样夹持在固定夹头与移动夹头之间。
纱线的性能检测—纱线的力学性质
纱线的蠕变 纱线的应力松弛
纱线的疲劳
1
纱线的蠕变
蠕变
定义：给材料一恒定外力（超过屈曲应 力），随着时间的延长，材料变形不断变 化的现象。（如图）
形成原因：随外力作用时间延长，大分 子沿外力方向伸展排列或产生相对滑移而 使伸长增加。
2
应力松弛
应力松弛
定义：给材料一定的伸长，随着 时间的延长，所需内应力逐渐下降 的现象。
1.1 断裂强力
定义：纱线能够承受的最大拉伸外力。 单位：牛顿（N）；厘牛（cN)；克力（gf) 对不同粗细的纱线，强力没有可比性。
1.2 断裂强度
定义：每特（或每旦）纱线所能承受的最大拉力。 单位：N/tex（cN/dtex）；N/den（cN/den)
ptex pden
P
Ntex P
Nden
3
纱线疲劳
疲劳
1、纺织材料在小负荷（长期作 用）反复作用下，材料的缓弹和 塑性变形不断积累，最终使材料 破坏的现象。
2、纤维经受多次加负荷、去负荷的反复作用，因为塑性变 形的累积，纤维局部损伤，形成裂痕，最后被破坏的现象。 图中oa为第一次加负荷；ab为停顿; bc为去负荷； cd为去负 荷停顿； de为第二次加负荷；od为第一次剩余变形。
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。
2.2 负荷--伸长曲线
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）：大分子链键长和键角的变化，外力去 除变形可回复；类似弹簧；
Q→S（屈服区）：大分子间产生相对滑移，在新的位置 上重建连接键。变形显著且不易回复，模量相应也逐 渐变小；
3
初始模量
纱线的疲劳
1
纱线的蠕变
蠕变
定义：给材料一恒定外力（超过屈曲应 力），随着时间的延长，材料变形不断变 化的现象。（如图）
形成原因：随外力作用时间延长，大分 子沿外力方向伸展排列或产生相对滑移而 使伸长增加。
2
应力松弛
应力松弛
定义：给材料一定的伸长，随着 时间的延长，所需内应力逐渐下降 的现象。
1.1 断裂强力
定义：纱线能够承受的最大拉伸外力。 单位：牛顿（N）；厘牛（cN)；克力（gf) 对不同粗细的纱线，强力没有可比性。
1.2 断裂强度
定义：每特（或每旦）纱线所能承受的最大拉力。 单位：N/tex（cN/dtex）；N/den（cN/den)
ptex pden
P
Ntex P
Nden
3
纱线疲劳
疲劳
1、纺织材料在小负荷（长期作 用）反复作用下，材料的缓弹和 塑性变形不断积累，最终使材料 破坏的现象。
2、纤维经受多次加负荷、去负荷的反复作用，因为塑性变 形的累积，纤维局部损伤，形成裂痕，最后被破坏的现象。 图中oa为第一次加负荷；ab为停顿; bc为去负荷； cd为去负 荷停顿； de为第二次加负荷；od为第一次剩余变形。
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。
2.2 负荷--伸长曲线
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）：大分子链键长和键角的变化，外力去 除变形可回复；类似弹簧；
Q→S（屈服区）：大分子间产生相对滑移，在新的位置 上重建连接键。变形显著且不易回复，模量相应也逐 渐变小；
3
初始模量
纺织材料学 纱线的力学性质
• 观点之二：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。
–拉伸细纱使其伸长变形时，纱中各层纤维的伸长变 形是不同的，其规律是：中心纤维伸长变形最大 (等于纱线的伸长变形)，外层纤维的伸长变形最小。
• 断面特征：
–短纤维纱的断口不整齐，呈现松散的毛笔头似 的形状。
• 由于纱中纤维断裂的不同时性，当一部分张力较大 纤维断裂后，纤维间的向心压力减小，纤维大量滑 脱而抽拔出来。
–拉伸断裂过程
• 膨体纱受拉伸时负担外力的纤维根数较小，而且各根纤 维的张力不均匀。开始被拉伸时，只有一小部分纤维承 担外力，其他纤维皱曲松弛着。当前一种纤维被拉断后， 后一种纤维才伸直并承担拉伸力，直至整体断裂。
• （5）变形纱和弹力丝
–有很高的断裂伸长率：依靠各种定形方法，使每 根纤维呈螺旋弹簧形或卷曲状的定向皱曲曲线；
–甚至在开始拉伸的相当一段过程中，实际上是在 拉伸力增加很小的条件下使纤维逐渐伸直的。
混纺纱（blended yarn ）的拉伸性质
• 混纺纱的断裂强度与混合组分纤维的拉伸性能和 混纺比密切相关。
–拉伸两组分的混纺纱时，纱中伸长较小的组分纤维先 被拉断，另一组分将要承受原来是由伸长小的组分纤 维承担的额外负荷。
• 温、湿度和强力测试条件等外因对纱线强、伸 度的影响基本上与纤维相同。
• 1、纤维性质
–纤维的长度、线密度：
• 纤维长度较长，纤维较细时，成纱中纤维间的摩擦阻力 较大，不易滑脱，所以成纱强度较高。
• 当纤维长度整齐度较好，纤维细而均匀时，成纱条干均 匀，弱环少而不显著，有利于成纱强力的提高。
–纤维的强度：
• 纤维的强、伸度大时，则成纱的强、伸度也较大；纤维 强、伸度不匀率小，则成纱强度高。
《纱线的拉伸性质》课件
05
纱线拉伸性质的未来研究方向
高性能纤维纱线的拉伸性质研究
高性能纤维如碳纤维、芳纶纤维等具有优异的力学性能，研究其拉伸性质对于开发 高性能纺织品具有重要意义。
需要深入探讨高性能纤维纱线的拉伸变形机理、断裂行为以及与常规纤维纱线的差 异。
针对高性能纤维纱线的拉伸性质，研究其与纺纱工艺、纤维性能之间的关系，为优 化纺纱工艺和提高纱线性能提供理论支持。
纱线的拉伸性能指标
断裂强力
总结词
纱线在拉伸过程中能承受的最大力。
详细描述
断裂强力是衡量纱线拉伸性能的重要指标，它反映了纱线在拉伸过程中所能承 受的最大力量。这个指标对于纺织品的生产和应用具有重要意义，因为它决定 了纺织品在使用过程中的耐用性和稳定性。
断裂伸长率
总结词
纱线断裂时相对于原长的伸长百分比。
03
影响纱线拉伸性质的因素
纤维类型与结构
纤维类型
不同类型的纤维具有不同的拉伸性质，如天然纤维、化学纤 维等。天然纤维的拉伸性质受纤维的天然结构影响，而化学 纤维的拉伸性质则受其制造过程中的结构和添加剂的影响。
纤维结构
纤维的内部结构和结晶度对纱线的拉伸性质有重要影响。高 结晶度的纤维具有较高的强度和较低的延伸度，而低结晶度 的纤维则表现出较低的强度和较高的延伸度。
图案设计
通过纱线的拉伸性质，可 以在织物上形成特殊的图 案和纹理，丰富纺织品的 视觉效果。
材料搭配
根据纱线的拉伸性质，可 以与其他材料进行合理搭 配，以获得更好的穿着体 验。
在纺织工艺中的应用
织机调整
根据纱线的拉伸性质，调 整织机的参数，可以提高 织物的质量和效率。
织造工艺
纱线的拉伸性质决定了织 造过程中的张力控制和织 物成形，对织物的结构、 密度和手感有影响。
第3讲 纱线的力学性能及产品开发-概要
2012-3-26
1.4 纱线的疲劳
1.4.1 蠕变 1.4.2 应力松驰 1.4.3 疲劳
纤维或纱线在较小拉伸力长时间作用下也会 断裂，这也是一种“疲劳”现象。 断裂，这也是一种“疲劳”现象。 当外力所作的功积累到一定程度， 当外力所作的功积累到一定程度，即材料的 破坏积累到一定程度，材料内部的结合能力（ 破坏积累到一定程度，材料内部的结合能力（结 合能）抵抗不住这一拉伸力时， 合能）抵抗不住这一拉伸力时，就呈现出整体 宏观）破坏。在重复外力、高频率外力作用下， （宏观）破坏。在重复外力、高频率外力作用下， 同样呈现这种蠕变和疲劳的现象。 同样呈现这种蠕变和疲劳的现象。
第3讲 纱线的力学性能 及产品开发
2012-3-26
目
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
录
1．纱线的其他力学性能
纱线的弯曲性能 纱线的扭转性能 纱线的压缩性性能 纱线的疲劳 纱线的摩擦与抱合
2．各种纱线的加工方法
2.1 2.2 2.3 2012-3-262.4 花式（ 花式（色）纱线的成形与结构 金银线的成形与结构 蚕丝纤维的形态记忆长丝纱 长丝/短纤复合纱的成形与结构 长丝/
1．纱线的其他力学性能 ． 1.1 纱线的弯曲性能
弯曲是指纱线受到垂直于其纵轴方向 的弯矩作用而发生的挠度变形， 的弯矩作用而发生的挠度变形，可用弯矩 和挠度间的关系来表达纱线的弯曲性能。 和挠度间的关系来表达纱线的弯曲性能。 从纺织应用的需要来说， 从纺织应用的需要来说，弯曲变形能 力的大小并不是最重要的因素， 力的大小并不是最重要的因素，重要的是 纱线弯曲变形的难易程度。 纱线弯曲变形的难易程度。
1.3 纱线的压缩性性能
由于纤维集合体横向变形系数很大， 由于纤维集合体横向变形系数很大，单 纯用厚度变形率来表示变形是不够确切 的. 故压缩曲线的变形坐标一般改用容 重。这样可以较方便地折算成截面不变 时的厚度， 时的厚度，即纤维集合体堆砌成一定截 面的柱体，在截面不变、质量不变时， 面的柱体，在截面不变、质量不变时， 容重与厚度成反比。容重越大， 容重与厚度成反比。容重越大，耐压缩 性能越强。 性能越强。
1.4 纱线的疲劳
1.4.1 蠕变 1.4.2 应力松驰 1.4.3 疲劳
纤维或纱线在较小拉伸力长时间作用下也会 断裂，这也是一种“疲劳”现象。 断裂，这也是一种“疲劳”现象。 当外力所作的功积累到一定程度， 当外力所作的功积累到一定程度，即材料的 破坏积累到一定程度，材料内部的结合能力（ 破坏积累到一定程度，材料内部的结合能力（结 合能）抵抗不住这一拉伸力时， 合能）抵抗不住这一拉伸力时，就呈现出整体 宏观）破坏。在重复外力、高频率外力作用下， （宏观）破坏。在重复外力、高频率外力作用下， 同样呈现这种蠕变和疲劳的现象。 同样呈现这种蠕变和疲劳的现象。
第3讲 纱线的力学性能 及产品开发
2012-3-26
目
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
录
1．纱线的其他力学性能
纱线的弯曲性能 纱线的扭转性能 纱线的压缩性性能 纱线的疲劳 纱线的摩擦与抱合
2．各种纱线的加工方法
2.1 2.2 2.3 2012-3-262.4 花式（ 花式（色）纱线的成形与结构 金银线的成形与结构 蚕丝纤维的形态记忆长丝纱 长丝/短纤复合纱的成形与结构 长丝/
1．纱线的其他力学性能 ． 1.1 纱线的弯曲性能
弯曲是指纱线受到垂直于其纵轴方向 的弯矩作用而发生的挠度变形， 的弯矩作用而发生的挠度变形，可用弯矩 和挠度间的关系来表达纱线的弯曲性能。 和挠度间的关系来表达纱线的弯曲性能。 从纺织应用的需要来说， 从纺织应用的需要来说，弯曲变形能 力的大小并不是最重要的因素， 力的大小并不是最重要的因素，重要的是 纱线弯曲变形的难易程度。 纱线弯曲变形的难易程度。
1.3 纱线的压缩性性能
由于纤维集合体横向变形系数很大， 由于纤维集合体横向变形系数很大，单 纯用厚度变形率来表示变形是不够确切 的. 故压缩曲线的变形坐标一般改用容 重。这样可以较方便地折算成截面不变 时的厚度， 时的厚度，即纤维集合体堆砌成一定截 面的柱体，在截面不变、质量不变时， 面的柱体，在截面不变、质量不变时， 容重与厚度成反比。容重越大， 容重与厚度成反比。容重越大，耐压缩 性能越强。 性能越强。
纺材课后习题参考
第十章纱线的分类与构造特色1.纱线作为一个统称，其描绘的纤维会合体特色是什么？所对应的主要对象有哪些？答：（1）纱线描绘的纤维会合体的特色：由纺织纤维制成的细而柔嫩的、并拥有必定粗细和物理机械性质的连续长条。
（2）所对应的主要对象有：纱、丝、线。
2.简述短纤维纱和化纤长丝纱加工的基来源理，并比较此间的差异。
答：（1）基来源理：短纤维纱：开松、除杂和混淆成条——牵伸——加捻——纱线卷装；化纤长丝纱：纺丝——拉伸——变形加工。
（2）差异：短纤纱的加工过程复杂，工序长；而长丝纱加工较简单，大大地缩短了工序。
3.简述新式构造纱与环锭纱的异同点。
答：新式构造纱：须条两头握持，有加捻三角区，加捻与卷绕同时完成，成纱构造较密切，纱线强度高、毛羽少，纤维挺直度高；环锭纱：加捻与卷绕分开，纤维一端自由，纺纱速度高，成纱构造分纱芯和外包纤维，纱线强度较低。
第十二章纱线的力学性质1.试述长丝纱和短纤维纱的拉伸断裂机理。
答：（1）长丝纱的拉伸断裂机理：较挺直和紧张的纤维先断裂，拥有断裂不一样时性。
（2）短纤纱的拉伸断裂机理：短纤纱强力由两部分构成：①纤维的断裂强力；② 滑脱纤维的切向阻力。
一般以为：外层纤维先断纤维长、捻度多的纱——滑脱少纤维短、捻度少的纱——滑脱多2.试剖析影响短纤维纱断裂强度的诸要素。
答： a.纤维的性质（ 1）纤维长度和长度不匀率：纤维长度越大，长度不匀率越小，则滑脱纤维数目就越少，纱强力越大。
（2）纤维细度：纤维细度越大，细度不匀率越小，则滑脱根数越少，纱强力越大。
（3）纤维强力与强力不匀率：纤维强力越大，强力不匀率越小，则纤维断裂不一样时性减小，纱强力变大。
单纱实质强力＜纱截面中各根纤维强力之和（理论强力）b.纱线构造的影响（ 1）纱线捻度 : 捻度越大，纱强力越大 ;临界捻度时，纱强力最大 ;捻度大于 T 临界后，强力降落。
（2）纺纱方法：环锭纱＞气流纱，膨体纱强力较低，因为真实受力的纤维根数少。
纤维和纱线的力学性质
W Pdl
la
0
断裂功与试样的尺寸密切相关，因未结合尺 寸因素，所以只能比较同品种相同尺寸材料 的断裂功的大小。
（2）断裂比功Wa —指拉断单位细度、单位长度 纤维或纱线外力所作的功。 Wa=W/(Ntex*L0) 纤维密度相同时，它对不同粗细和不同试样长 度的纤维材料具有可比性。 （3）功系数We —指实际所作功（即断裂功W， 相当于拉伸曲线下的面积）与假定功（即断裂 强力*断裂伸长）之比。 其计算式为：We=W/(Pa*△L) We值越大表明这种材料抵抗拉伸断裂的能力 越强。 各种纤维的功系数大致在0.36-0.65之 间。
拉伸曲线可见
P 涤纶
涤纶
P 羊毛
羊毛
2）、两种纤维的断裂伸长率差异很大，以涤纶 和棉纤维为例，变形能力小的纤维的断裂强力大 于在此变形下变形能力大的纤维的强力。
P 涤纶 棉纤维 P 棉纤维 涤纶
C T / 从图中可知： P P C T ( C 变形下的张力) PC <PT 纱线受拉伸时，呈现两个阶段，首先是变形小的纤维受 力而断，然后是变形能力大的纤维受力而断。
3.混纺纱中混纺比对纱线强度的影响
由于混纺纤维品种间存在性质差异，特 别是伸长能力的差异，影响纱线中纤维的断 裂同时性不同，从而影响混纺纱强度。 为了简化问题的分析，假定只考虑纱的 断裂是由于纤维断裂而引起的（无滑脱）， 混纺纱中纤维的混合是均匀的且同粗细。混 纺纱的断裂强度按混纺纱所能承受的最大负 荷来表示，在此假设下来分析两组分混纺纱 的三种典型情况：
5．断裂功、断裂比功和功系数
（1）断裂功W —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。 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，断裂功就是曲线下所包 含的面积。 断裂功与试样的尺寸密切相关，因未结合尺 寸因素，所以只能比较同品种相同尺寸材料 的断裂功的大小。
培训_第十二章纱线的力学性质
线密度 （tex） 断裂负荷 （cN）
断裂应力 （Pa×103）
断裂伸长 （%）
断裂功 （J×10-7）
0.16-0.2
3-4
19-20
8-9
24-36
0.12-0.14 12-100 5-84
4-5 132-940 64-1340
32-36 10-75 10-21
7-8
28-40
6-9
600- 84.5×102
锦/棉
涤/棉
锦/毛
涤/毛
锦纶含量
涤纶含量
图12-16 不同混纺纱的拉伸性能
第四节 纱线的弯曲、扭转与压缩 性质
一、纱线的弯曲特性
表征指标：弯曲刚度（抗弯刚度），纱线抵抗弯 曲变形的能力：
Ry EI
E－纱线的弯曲弹性模量；I－纱线的截面惯性矩；
纱线弯曲刚度与纤维的弯曲刚度、纱线线密度、 纤维线密度有关。 纱线弯曲刚度的测量方法：简支梁法、圈状法、 心形法、振动法等。
较伸直和紧张的纤维先断裂，具有断裂不同时 性，故丝束中纤维的强力利用率较低。 （2）短纤纱 短纤纱强力由两部分组成：
① 纤维的断裂强力； ② 滑脱纤维的切向阻力：纤维长、捻度多的 纱滑脱少，纤维短、捻度少的纱滑脱 多。
纱中纤维断裂破坏的过程有两种观点： 外层纤维先被拉断，再逐渐向内层纤维扩展； 内层纤维先断，再向外层逐渐扩展。
（3）纤维强力与强力不匀率
纤维强力越大， 强力不匀率越小， 则纤维断裂不同时性减小，纱强力变 大。
单纱实际强力＜纱截面中各根纤维强 力之和（理论强力）
单线中纤维的强力利用系数 ＝ （纱的断裂强度/纱中的纤维的断裂强 力之和）×100%
其原因是： ① 滑脱纤维的存在； ② 加捻使有效强力↓（预应力与倾角
纱线的力学性质
第10章纱线的力学性质第1节纱线的拉伸性质影响因素（1）纤维本身性状（2）关键：纱线结构特征和纤维间的相互作用与纤维区别（1）初始模量低、断裂强度低，断裂伸长大，屈服点不明显（2）应力松弛、蠕变容易1.纤维强力利用率：纱线强度与组成该纱线的强度之比纱线中纤维强力利用率总小于1，为什么？如：纯棉纱40~50%精梳毛纱25~30%粘胶短纤纱65~70%锦纶丝80~90%1-25tex粗梳棉纱2-70tex干纺亚麻纱3-40tex精梳毛纱4-2.5tex生丝5-25tex普通粘胶长丝6-9tex强力粘胶长丝7-25tex粘胶短纤纱8-5tex锦纶6复丝9-7tex玻璃复丝1-玻璃纤维2-亚麻纤维(单纤维)3-棉纤维4-涤纶单丝5-锦纶6-单丝6-强力粘胶纤维(单丝)7-腈纶8-茧丝9-普通粘胶纤维(单丝) 10-醋酯纤维(单丝)11-细羊毛12-酪素纤维(单丝)纱线断裂伸长的组成（1）纤维相互滑移——随捻系数增加而下降（2）纤维自身受力伸长（3）纱的捻角及直径变小形成的伸长（2）和（3）为主要原因——随捻系数增加而增加伸长率变化较复杂2. 纱线的弹性可逆变形（急弹性和缓弹性变形）包括纤维本身的变形和纤维形态变化不可逆变形（塑性变形）纤维塑性变形、纤维间的滑移纤维或纱线的各种变形组分占总应变的比例与拉伸变形的应变有关拉伸应变越大，急弹性比例越低，塑性变形比例越高介质作用和温度变形对总应变和变形比例影响急弹性变形率缓弹性变形率塑性变形率(a)棉纱(c)涤纶纱(b)毛纱。
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急弹性变形率 缓弹性变形率 塑性变形率
(a)棉纱
(b)毛纱
(c)涤纶纱
图12-3 在不同介质中纱线变形组分的变化
(a)作用前的结构
(b)作用后的结构
图12-19 棉纱经过多次拉伸后结构的变化
二、纱线的弯曲疲劳
(a) 单弯无拉伸
(c) 有弯有摩有拉伸
(b) 有弯拉伸
图12-20 多次弯曲变形试验方法
8
表12-4 几种纱线多次双面弯曲的耐久性
纱线种类 普梳棉纱 干纺亚麻纱 精梳毛纱 粘胶复丝 粘胶短纤纱 锦纶6复丝
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12-11所示。
断裂阻抗
摩擦滑移阻抗
强力
实际
全部断裂
只有滑移
捻度
临界值
图12-11 短纤纱强度与捻度间的关系
图12-12 细纱捻系数对断裂伸长的影响
4
图12-13 合股反向加捻对股线强度的影响 图12-14 变形纱和弹力丝的拉伸特性
二、纱线的弹性
表12-2 几种纤维和纱线拉伸变形组分的典型数据
纤维或纱线
棉纤维 普梳棉纱 亚麻工艺纤维 干纺亚麻纱 细羊毛纤维 精梳毛纱 生丝 普通粘胶复丝 强力粘胶复丝 锦纶6短纤维 涤纶短纤维 涤纶废纺纱 腈纶短纤维
线密度 （tex）
0.2 25 5 42 0.4 42 2.5 9 9 5 0.3 36 0.6
1
第二节 纱线的断裂机理
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， 不同学者有不同的看法。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。
图12-6 加捻长丝纱中倾斜纤维的受力分析
σyamax
理论强度 曲线σy
纱线的强度
实际强度
曲线σya
Ο
cosα
图12-7 长丝纱的强度与捻回角余弦的关系
117.6
锦纶长丝 捻系数
1-13.6；2-0.5 3-27.6；4-42.5 5-57.9；6-83.0
7-113.9
图12-8 有捻锦纶长丝纱的拉伸曲线
6
第四节 纱线的弯曲、扭转与压缩性质
一、纱线的弯曲特性
纱线的抗弯曲能力较小，具有非常突出的柔顺性，实际上纱线较少发生弯曲破坏。
二、纱线的扭转特性
纱线受到扭转力矩作用后，在垂直其轴线的平面内就产生扭转变形和剪切应力。
纱钩 纱线试样
n 形支架 夹持器
轻质盘
l h
D
图12-17 测定纱线的旋转摆仪
表12-3 几种纱线的抗扭刚度
5
第三节 混纺纱的拉伸性质
S SA<SB B
SA
SB
(a)
A
O
ε
S SA>SB A
(b)
B
SAB
bmin bcri
O
b→
100
SA
SB
SAB
O
ε
O
b→
100
比应力-应变曲线
比应力-混合比曲线
图12-15 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
图12-16 不同混纺纱的拉伸性能
第十二章 纱线的力学性质
讨论纱线力学性质与纤维性能和纱线结构间关系，并分析影响纱线强伸性能的诸因素。
第一节 纱线的拉伸性能
一、纱线的一次拉伸断裂特性
12-1 几种纤维和纱线一次拉伸断裂特性指标
纱线种类
细绒棉 长绒棉 普梳棉纱 精梳棉纱 亚麻单纤维 亚麻干纺纱 亚麻湿纺纱 大麻单纤维 大麻纱 细羊毛 粗羊毛 粗梳毛纱 精梳毛纱 蚕丝 生丝 粘胶短纤维 粘胶纤维纱 普通粘胶复丝 玻璃长丝
纱线种类
普梳棉纱 干纺亚麻线
精梳毛纱 生丝
粘胶复丝
线密度(tex) 25 72 42 2.5 9
抗扭刚度(g-cm2)
2.27×10-8 12.4×10-8 6.42×10-8 0.05×10-8
0.07×10-8
三、 纱线的压缩特性
7
第五节 纱线的耐久性能
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。
断裂功 （J×10-7）
24-36
28-40 600- 84.5×102 320- 10.7×103
20-60 3.85×103- 13.2×104 2.24×103- 1.95×104
30-88 16×103- 35×104
180-480
500-700 400- 90×102 600- 70×102
线密度（tex） 25 68 42 13 25 5
循环次数） 3793 336 20610 1183 1273
>50000
表12-5
纤维种类 锦纶 羊毛 蚕丝 棉
粘胶纤维
纤维的重复弯曲疲劳
重复弯曲到断裂的循环数 250000以上 150000 76000 64000 6800
图12-21 拉伸张力和重复弯曲疲劳间关系
84-405 70.4×102- 24.2×102
25×107 900×107 1530×107
1-玻璃纤维 2-亚麻纤维(单纤维) 3- 棉 纤 维 4- 涤 纶 单 丝 5- 锦 纶 6-单丝 6-强力粘胶纤维(单丝) 7-腈纶 8-茧丝 9-普通粘胶纤 维 ( 单 丝 ) 10- 醋 酯 纤 维 ( 单 丝 ) 11-细羊毛 12-酪素纤维(单丝)
断裂应力 （Pa×103）
19-20 32-36 10-75 10-21 45-75 6-12 14-20 40-45 8-14 20-25 15-20 8-20 4-14 40-45 25-42 27×104 12×104 24×104 80×104
断裂伸长 （%） 8-9 7-8 6-9 5-8 2-3 5-6 4-5 3-4 4-5 30-40 25-35 2-12 6-20 14-15 16-17 15 10 18 1.5
施加负荷终了时的 应变（%）
4 3.7 1.1 1.8 4.5 3.7 3.3 6.4 4.9 6.3 16.2 10 8.6
各种变形组分占总应变的比例
急弹性变形
缓弹性变形
塑性变形
0.23
0.21
0.56
0.22
0.14
0.64
0.51
0.04
0.45
0.22
0.11
0.67
0.71
0.16
0.13
三、短纤维纱的强力分析
纤维张力
lc
lc
L
图12-9 短纤维纱中纤维的轴向张力分布
3
B
N lc L
N
C lc lc C′
Nb
=
N (1−
2lc L
)
B′
L
图12-10 短纤纱中纤维断裂和滑脱示意图
四、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2lc(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
三、纱线的磨损性
纱线的磨损性也称耐磨性，它与纺织制品的耐用性能密切相关。当磨料在纱线表面往复摩擦时， 磨料与纱线表面纤维直接接触，使纤维表面磨损，当磨料深入纱线表层时，对纤维产生切割作用及引 起纤维从纱线中抽拔或拉断，致使纱线结构解体而破坏。
9
图12-1 纤维的拉伸曲线
1-25tex 粗梳棉纱 2-70tex 干纺亚麻 纱 3-40tex 精梳毛纱 4-2.5tex 生丝 5-25tex 普通粘胶长丝 6-9tex 强力粘 胶长丝 7-25tex 粘胶短纤纱 8-5tex 锦纶 6 复丝 9-7tex 玻璃复丝
图12-2 纱线和长丝的拉伸性能
粘胶长丝纱
断裂不同时 结果
图12-4 试样夹持长度对负荷-伸长曲线的影响
捻系数(tex1/2·捻/cm)
粘胶 长负荷—伸长曲线的影响
2
二、长丝纱条的初始模量和断裂强度
(a)
l
θ h
(b) Pfy
Pf
l θ
(c) ac
b θ
2πr
∵ac=ab/cosθ
εf=εycos2θ Pfy=Pfcos2θ ∴Afy=πr2/cosθ
线密度 （tex） 0.16-0.2 0.12-0.14 12-100
5-84 0.17-0.33 56-1200 34-200 0.22-0.44 280-5000
0.3-1 1.2-3 60-200 25-12.5 0.22-0.33 1.5-4.7 0.3
25 9 68
断裂负荷 （cN）
3-4 4-5 132-940 64-1340 10-20 7.7×102-22×103 5.6×102-3.9×103 10-22 40×102-70×103 6-12 20-35 1.8×102-7.8×102 100-350 6-9 440-1424 3 200 142 220