第12章 织物的力学性质

开缝
(a)
(b)

B. 单缝法 试样宽度小于撕裂过程中两组纱线相互滑动影响的 长度，强力降低
上夹头 织物 夹持线 下夹头 P (a) 单缝法试样 (b) 夹持与拉伸 (c) 双缝法(舌形法) 的
（2）撕裂速度 纤维集合体具有粘弹性能 纱线间的滑移与作用时间有关 梯形法：速度↑，撕裂强力↑（拉伸） 单缝法：速度↓，撕裂强力↓（滑移） （3）温湿度 影响纱线的断裂强度和断裂伸长率、纱线的 表面摩擦条件
影响机织物拉伸性能因素
（4）上机张力 张力大，纱线负荷较大，多次开口，纱线强度损失 大 （5）测试条件 夹持长度：毛——100mm，其它——200mm 拉伸速度：毛织物——20±3s，其它——30±5s 温湿度：标准大气条件
第2节 机织物的撕裂（撕破）性能


织物在使用过程中经常会受到集中负荷的作用，使 局部损坏而断裂。织物边缘在一集中负荷作用下被 撕开的现象称为撕裂，亦称撕破。 应用：评价后整理产品的耐用性
越大，在拉伸开始阶段伸长较大的现象越明显
织物拉伸曲线
平行 纵向 机织布
σ (cN/tex)
交叉 横向 平行 横向
σ (cN/tex)
交叉 纵向
针刺非织造布
热轧非织造布
ε (%) (a) 不同取向铺网的影响
ε (%) (b) 不同成形方式的影响
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


（4）织物经纬密 梯形法：密度→承力纱线根数 舌形法：A. 密度↑ →承力纱线根数↑ B.密度↑ →纱线间摩擦阻力↑ →受力三角 形↓ 纱线相对移动程度（如纱布） 经纬密都较大，受力三角形变小 经密比纬密大时，梯形法——经向撕破强力大于纬 向（如府绸），日常应用出现横向断裂现象
833
715.4
916.3
840.8
961.4
894.7
985.9
924.1

纱线粗，强力高，经纬纱接触面积增加，纱线间切 向滑动阻力增大，提高织物断裂强度。 股线强度高，织物强度高 捻度：在纱线达到临界捻系数之前，织物强度上升 并达到最大值 捻向：捻向相同，交织点处纤维相互啮合，阻力增 大，有利于提高强度
织物密度(根数/10厘米)
经 339 纬 291
300 257
268 224
纱线的强度利用系数 经 纬 1.25 1.22 1.14 1.18 1.06 1.02
5. 影响机织物拉伸性能因素
（1）纤维性质 纤维性状 混纺纱线
涤/棉织物性能
断裂强度 (N/5cm)
断裂伸长 (%) 断裂功 (Nm)
3. 影响机织物撕裂强力的因素





——纱线强度和有效承担外力的纱线根数 （1）受力三角形大小 纱线的断裂伸长率 织物织缩 （2）纱线根数 纱线的摩擦系数（舌形法） 机织物的组织类型（舌形法） 织物密度 织物后整理 水平倾角（梯形法）


（1）纱线性质 纱线断裂强度——成正比（依次断裂）
30°
开缝
(a)
(b)
1.3 落锤法(falling pendulum method)
快速的单缝型试验方法，近似于单缝法 也称为冲击撕裂强力

1.4 翼形法(Wing tear method)

从单缝法发展而来 适用于稀疏织物——舌形尾部断裂强力<单缝撕裂 强力
上夹头
115mm
下夹头
(a) 翼形 法试样
(b)夹持 方法
2. 撕裂破坏机理


（1）撕裂破坏主要是靠撕裂三角形区域的局部 应力场作用 P 显然有： （2）纱线逐根断裂 Δl >Δl 单缝法——剪切作用 梯形法——拉伸作用
i i+1
P
拉断纱线 开裂
将拉断 纱线
wk.baidu.com
Δli
第 i +1 根断裂 纱线 i+1
Δl
(a)单缝法
P
(b) 梯形法
P1 P1 P1
P2
P2
P2
P2
(a) 对称双向
P1
(b) 一端保持
P1
(c) 非对称双向
4. 织物的拉伸断裂机理
机织 针织
拉伸
继续 拉伸
非织
编织
(a) 原样
(b) 拉伸束腰
(c) 断裂
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
(c)
(d)
2. 织物的拉伸曲线
麻织物 棉织物
拉伸力 (N) 拉伸力 (N)
经向
高强低伸 涤/棉织物
蚕丝 织物 毛织物
纬向 低强 高伸 涤/棉 织物
伸长(cm)
伸长(cm)
(a) 纯纺织物
(b) 方向和混纺织物
织物拉伸曲线对比



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。
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

机织物纱线强度利用系数大于1？


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。



梯形法撕破时，断裂纱线是受拉伸系统的纱线 即沿经向拉伸，经纱断裂 沿纬向拉伸，纬纱断裂
PTmax PTi
曲线
PTmax
P(N)
(b) 梯形法 撕裂曲线
cm)
ΔL(cm)
织物撕裂破坏过程



织物撕破过程是纱线的逐根断裂，即受力三角形中 纱线的受力是不均匀的，受力三角形底边的纱线受 力最大，受力三角形顶点处的纱线尚未受力 织物撕破强力总是小于其拉伸断裂强力 撕裂强力大小与撕破过程中的受力三角形的大小成 正相关
纬 经 纬 经 纬 经
低强高伸涤 422.4 414.5 35.3
高强低伸涤 473.3 496.9 29.2
31.3 16.1 13.4
19.6 7.8 8.5
影响机织物拉伸性能因素
（2）纱线的线密度和结构
纬向纱线特数(tex) 18×2 36 21×2 42 24×2 48 29×2 58
织物纬向强度(N/5cm)


断裂：当撕拉到第1根非拉伸纱线达到断裂伸长率 时，发生断裂，出现第一个负荷峰值 非拉伸纱线发生逐根断裂使织物撕破
(a) 单缝法撕裂曲线
PTmax PTi
P(N)
PTmax
P(N)
(b) 梯形法 撕裂曲线
ΔL(cm)
ΔL(cm)

单缝法撕破时，断裂的纱线是非受拉伸系统的纱线 即沿经向拉伸，纬纱断裂 沿纬向拉伸，经纱断裂
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。
织物拉伸图
上夹头 织物
针织 梯形 样
缝边
(a) 下夹头 (b)

经向撕破强力试验——经纱被拉断的试验 纬向撕破强力试验——纬纱被拉断的试验
1. 撕破强力的测试方法

1.1 舌形法
上夹头 织物 夹持线 下夹头 P (a) 单缝法试样 (b) 夹持与拉伸 (c) 双缝法(舌形法) 的
1.2 梯形法(Trapezoid method)
夹持线 织物 上夹头 下夹头
第12章 织物基本 力学性质
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

如何规划织物
测试方案？
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

4.2 防止织物纰裂办法



纤维：提高纤维的表面粗糙度和摩擦系数，增加纤 维的卷曲，以改善纤维间的相互作用及机械锁结。 纱线：取较低的捻系数，提高纱线径向可变形性， 以增加接触与摩擦，减少滑移。 织物：增大经纬密和经纬紧度；增加交织点，即改 变织物组织（平纹或纱罗组织）增强交织点间的正 压力（提高经纱上机张力，增加纱线的屈曲） 后整理：使纤维间得到良好地固定与联接，可有效 改善纰裂的同时，同时主要保证原织物的风格 此外注意应用场合、款式、缝纫条件等

4. 织物的纰裂


织物的纰裂是指织物在使用过程中受到外力作用后 所产生的纱线横向滑移 经纬纱交织不够牢固，在很小外力作用下被扒出裂 缝的一种损坏现象 如衣裤接缝、多次受摩擦的外拱处

4.1 织物纰裂产生的原因

纤维：摩擦系数小、伸直度高、硬度和抗弯刚度大 织物：经纬密度小、结构松、交织点小 纱线：结构紧、表面光滑、捻度大 织造：上机张力 丝绸织物、长丝纤维机织物和低密度机织物 纰裂测试指标：织物中纱线的滑移阻力和滑移量 方法：缝合法、模拟缝合法和摩擦法
第3节 织物顶破性能


织物在一垂直于其平面的负荷作用下，顶起或鼓起 扩张而破裂的现象称为顶破(顶裂)或胀破。 典型现象：织物的膝部、肘部、手套及袜子 测试特点：提高织物多向强伸特征信息，特别适用 于针织物、三向织物、非织造布及降落伞布
1.测试方法

顶破伸长比单向断裂伸长更反映织物本身实际变 形能力（单向拉伸时非拉伸方向收缩） 哪个方向的纱线先断？
注意！ 试样长边平行于经向的撕裂称为“纬向撕破” 试样长边平行于纬向的撕裂称为“经向撕破

2.2 梯形法撕裂机理



同样存在受力三角形 受力三角形形成：被拉伸纱线的伸直和变形 受力情况：紧边的纱线首先受拉伸直，第1根纱线 变形量最大，其余纱线承受的张力随离第1根纱线 距离的增大而逐渐减少，直到受力三角形顶点处的 纱线，张力为零 断裂： 第1根纱线达到断裂伸长率时，发生断裂， 出现第一个负荷峰值 纱线发生逐根断裂，受力三角形的顶点不断 向前扩展，最后使织物撕破
P
2.1 单缝法破坏机理



双缝法/落锤法/翼形法机理相似 被拉伸纱线屈曲消失→伸直，并滑动（在非拉伸纱 线上） 形成受力三角形→经纬交织点处切向阻力使纵向纱 线靠拢 受力三角形增大→非拉伸纱线张力迅速增大，伸长 变形急剧增加 受力情况：三角形底边的第1根非拉伸纱线变形、 张力最大，其余纱线承受的张力随离第1根纱线距 离的增大而逐渐减少
断裂伸长率 受力三角形 受力的纱线根数
3.1 内在因素
摩擦系数
撕裂强力
(a) 毛/涤混纺
撕裂强力
(b) 棉/涤混纺
羊毛 100 涤纶 0
75 50 25 25 50 75 混纺比(%)
0 100
棉 100 涤纶 0
75 50 25 25 50 75 混纺比(%)
0 100


（2）织物组织 经纬纱的交织点数——纱线的相对移动程度 平纹最小，方平最大，缎纹和斜纹介于两者之间 （3）织物织缩 正效应：织缩→织物伸长→受力三角形→撕裂强力 增加（主导因素） 负效应：织缩→纱线受弯曲程度→纱线间相互挤压 和摩擦→受力三角形
影响机织物拉伸性能因素
（3）经纬密度和织物结构 经密不变，纬密增加，织物纬向强度增加，经向减 少——上机张力增大，摩擦增加，织造中反复拉伸 次数增加 纬密不变，经密增加，经向/纬向强度均增加——经 纬纱交织次数增加，摩擦阻力增加 断裂强度/伸长率：平纹>斜纹>缎纹 交织点越多，浮长线越短，经纬间挤压力增大，切 向滑动阻力增大，强度提高；但纱线屈曲增多，织 物伸长大，模量降低 经纬密度增加的影响还要考虑到织造过程的影响。

（5）织物后整理 影响纱线的滑动能力 抗皱整理（树脂整理）：滑动能力↓ 柔软整理：滑动能力↑
3.2 试验条件 （1）试样尺寸

A. 梯形法 第1根纱线长度↑，最大撕裂强度↑ 受力纱线的根数与试样条和夹头水平线夹角有关 我国规定15°
夹持线 织物 上夹头 下夹头
30°
(c)
(d)
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。
上夹头 织物 针织 梯形 样
缝边
(a) 下夹头 (b)