纺织品拉伸力学性能研究

纺织品拉伸力学性能研究

1.研究对象

研究对象为纺织品。

2.研究目的

通过单向拉伸实验研究纺织品的力学性能。

3.实验原理

力学性能是纺织材料性能的重要组成部分，是决定其用途、织物风格的重要因素。本研究通过单向拉伸实验来分析纺织品的拉伸力学性能，实验过程中试样伸长量与载荷的关系由拉伸图表示。实验时，首先将规定尺寸的试样安装在实验机的上、下夹头内，然后启动实验机以恒定的拉伸速率拉伸试样直至脱断。每一个拉伸载荷F都对应于试样的伸长量ΔL，从而能够得到F与ΔL的关系曲线。

F-ΔL曲线与试样的夹持方式有关，预张力夹持方式的F-ΔL曲线如图1所示，松式夹持方式的F-ΔL曲线如图2所示。

图1预张力夹持试样的拉伸曲线图2松式夹持试样的拉伸曲线试样强度指标：

（1）断裂强力

F

max

（2）脱断强力’

F

m ax

试样塑性指标：

（1）断裂伸长率 %1000⨯∆=L L A （预张力夹持） %100’’0

0’0⨯+-∆=L L L L A （松式夹持） （2）脱断伸长率 %100’01⨯∆=L L A （预张力夹持）%100’0

0’0’1⨯+-∆=L L L L A （松式夹持） 其中，0L 为实验装置上夹持试样的两有效夹持线的间隔长度，mm ；L ∆为预张力夹持试样时的断裂伸长量，mm ；’

L ∆为松式夹持试样时的断裂伸长量，mm ；1L ∆为预张力夹持试样时的脱断伸长量，mm ；’1L ∆为松式夹持试样时的脱断伸长量，mm 。

4.实验方法

一般纺织材料由经纱和纬纱相互垂直交织而成，由于纵向与横向（即经向与纬向）纱线的性能、密度以及交织情况等往往是不同的, 因而导致纺织材料的纵向与横向力学性能也各异。故需要从实验样品上剪取两组试样分别进行单向拉伸实验，一组为纵向试样，另一组为横向试样，如图3所示。根据《纺织品 织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定 条样法》的要求，每组至少包括五块试样，另加备用试样若干。试样应具有代表性，无褶皱和疵点，试样距布边至少150mm ，保证试样均布于样品上。每块试样的有效宽度为50mm （不包括毛边），其长度需满足夹持试样时两有效夹持线的间隔长度为200mm 。若试样的断裂伸长率超过75%，则试样长度需满足间隔长度为100mm 。

图3 从实验样品上剪取试样示例

本实验采用INSTRON 5500

型万能强力测试仪进行纺织品试样的轴向拉伸

实验，载荷测量精度为0.5kN,最大实验力为200kN，位移测量分辨率0.02mm，横梁速度范围为0.05~500mm/min。实验机利用调速系统控制伺服电机转动，经减速系统减速后通过精密丝杠带动横梁上升、下降，光电编码器记录转动角度并换算出相应的位移值。实验机的测力系统采用应变片式电阻传感器组成交流电桥实现力-电转换。电阻应变片粘贴在金属弹性体表面, 当传感器受到拉力作用时，由于弹性体的应变与外力大小成正比例，故通过测得弹性体表面应变片的输出电压，即可测出拉力值。

采用TRView X非接触式视频引伸计测量试样在拉伸过程中的伸长量，测量范围由镜头焦距决定，不同焦距的镜头可获得不同的量程。其工作过程如下：首先根据试样标距标记测量上下限，然后利用外部光源照亮被测试样，将试样上的标记成像到CCD上。当试件变形时，上下标记相对位置发生变化，通过图像采集卡将不同时刻采集到的数字图像存储到计算机中，利用图像处理技术对比前后图像中标记的位置变化便可得到试样的变形大小。引伸计的量程27~500mm，精度为1.5μm。

实验时，首先将试样夹持到实验机上。根据《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》的要求，采用预张力夹持试样时，产生的伸长率≤2%。若不能保证，则采用松式夹持。预张力的选取如下：

（1）根据试样的单位面积质量：

≤200g/m2：2N

200g/m2≤500g/m2：5N

>500g/m2：10N

（2）试样断裂强度低于20N时，按概率断裂强度的1.25%确定预张力。

根据《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》的要求设定定拉伸速率，如表1所示。

表1 拉伸速率

开启实验机，拉伸试样直至脱断。记录载荷-伸长量曲线，由该曲线计算得到断裂强力、脱断强力、断裂伸长率以及脱断伸长率。