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；
（见下表）
21
聚合度
22
取向度
取向度
Flash文件\粘胶拉伸图_.exe
23
2
模( N量/) c m
2
应( N力 (% )
聚丙烯纤维
24
始
服
初
屈
（2）大气的温湿度
空气的温湿度高，则纤维的温湿度高。 ①温度
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，因此强力减小。
40
拉伸力（P）
(2)拉伸断裂机理
①受拉系统纱线变直，非受拉系统纱线变得更为弯 曲。交织点作用力增加，切向阻力增加。
②拉伸初始织物伸长主要因纱线弯曲减小；后阶段 伸长主要因纤维和纱线的伸长与变细，且使织物 变薄。
③非受拉伸纱线弯曲增加，长度缩短，夹口处变形 较小，中间较大，试样逐渐收缩，出现束腰现象 。
纺织材料学课件第十章 纺织材料的力学性质
本章主要内容 第一节 纺织材料的拉伸性质 第二节 表面摩擦性质 第三节 拉伸疲劳
2
第一节 纺织材料的拉伸性质
一、拉伸性能的基本指标 P51
（一）拉伸断裂强力 Pb
定义：将纤维或纱线拉伸至断裂时所需的力， 又称绝对强力、断裂强力。
单位：牛顿（N）、厘牛（cN）、克力（gf） 对不同粗细的纤维或纱线，没有可比性。
单纱强度 内外层纤维均匀受力，
强力最大；
合股反向加捻对股线强度的影响
36
（三）织物拉伸测试方法、断裂机理及影响因素
1. 测试方法 ➢ 机织物、非织造布：扯边纱条样法、抓样法、 剪切条样法
上夹头
针织物 梯形样
缝边
织物
(a) 下夹头 (b) (c) (d)
37
➢ 针织物：梯形试条、环形试条。因为矩形针织物 试样拉伸时，夹口处的应力特别集中而使试样在 钳口附近断裂。
4
2.比强度P0（相对强度） 纤维或纱线1tex粗细时能承受的最大拉伸力。
p0 Pb / Ntex
单位为N/tex，常用cN/dtex
5
3.断裂长度L
纤维或纱线的自身重量与其断裂强力相等 时所具有的长度。
L10P 00 g
P5公 2 2式 -4错 5 误
式中：L－断裂长度（Km）；
P0—断裂比强度（cN/dtex）； g－重力加速度。
6
各指标间的换算关系见表2-11：
ptex103 9 pden103
ptex 9 pden
Lp
ptex 103 g
9
pden103 g
式中单位： σ－N/mm2;
－g/cm3;
Lp－km;
7
（三）断裂伸长率(应变率，或应变)εa
材料拉伸时一般要伸长，纤维或纱线拉伸到断裂 时的伸长率，叫断裂伸长率εa。
滑脱。当纤维的长度小于2 Lc时，纱线拉伸断裂时 纤维必定滑脱。
30
②断口形式 齐口式
纤维以断裂为主，如捻度很高的短纤纱。 毛笔头式
纤维以滑脱为主，如捻度很低的短纤纱和 无捻长丝纱。
31
（2）混纺短纤纱
拉伸过程还受其它因素的影响。
① 当两种纤维断裂伸长率接近时，随强度大 的纤维含量↑，混纺纱的强度↑。图a。
部分纤维承担外力，其它纤维松弛，不同时 断裂导致膨体纱的强度比环锭纱小。
33
（5）变形丝（纱）和弹力丝 纤维呈螺旋弹簧形的空间皱曲曲线，断裂伸
长率很高。开始时拉伸力小，变形大。各拉伸曲 线如下图。
弹和纱形变图伸拉丝力
34
2. 影响纱线拉伸断裂的因素
（1）纤维的性能 ➢纤维长度：其它条件相同时，纤维长度越长， 成纱强力越大； ➢纤维强度：其它条件相同时，纤维强力越大， 成纱强力越大； ➢纤维细度：其它条件相同时，纤维越细，成纱 强力越大。
求法：应变1％处应力的100倍）
拉伸应力伸长率曲线
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。E小，材料柔软，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。
13
(2) 屈服应力和应变 屈服点：拉伸曲线图上斜率由较大转向较小时
的转折点。屈服点所对应的应力和伸长率为屈服应 力和屈服应变(伸长率)。
的改善以及大分子的滑移等引起。
20
2.影响纤维强伸性的因素
（1） 纤维的内部结构 ➢ 聚合度n：随n↑而↑ （大分子不易抽拔出，且横 向结合力更大），但增加到一定值再继续↑，强度 不再↑ 。 ➢ 取向度：取向度增大（受力的大分子数增多）强 度增加，但大分子滑移量减少使得断裂伸长率降 低。如麻的取向度大，强度高。 ➢ 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。
样长度）的纤维或纱线所需作的功，单位N/mm2 。
17
二、纺织材料的拉伸断裂机理及影响因素 （一）纤维拉伸断裂机理及影响因素 1.断裂机理 受力开始，非结晶区内最短的大分子链伸直； 继续拉伸，受拉大分子的键长、键角增加，部分 最伸展的大分子从结晶区抽拔出，个别被拉断，结 晶区间的距离增大，非结晶区中大分子的平行度提 高；
拉力的根数多，所以强力高。
28
（二）纱线的断裂机理及影响因素
1.纱线断裂机理 （1）传统环锭纱
外层纤维螺旋倾角大，纤维伸长大，张力大； 内层纤维张力小；中心纤维皱曲状态；故拉伸时受 力不匀，外层纤维受力大，先断裂。
拉力由更少的纤维承担，且外层对内层的压力 解除，内层纤维很快滑脱或被拉断。
纱线拉伸断裂时，纤维的断裂与滑移并存。
18
继续进行，分子间的横向联系破坏，大批分子 抽拔，伸长迅速增大； 继续拉伸，大分子基本沿纤维轴向排列，结晶 区松散，分子间结合力可能又会增加； 再继续拉伸，结晶区更松散，部分大分子被拉 断或抽拔，最后在整根纤维最薄弱的截面上断开。
19
综上： 纤维的断裂：大分子的断裂和大分子间结合
力的破坏而引起； 纤维的伸长：大分子的伸直、伸长、取向度
29
①纤维断裂和滑脱的判别 取决于断裂截面两端周围的纤维对该纤维的摩
擦力（F1，F2）。P为纤维的断裂强力。 F1>P 且F2>P，纤维断裂； F1<P 或F2<P，纤维滑脱； F1和F2与纤维伸出断裂截面的长度有关，开始
被抽拔出的长度Lc，称为“滑脱长度” 。 纤维伸出断裂截面一端的长度小于Lc时，纤维
a
l L0
LaL010% 0 L0
式中：L0－试样原长； La－试样拉断时的长度。
8
（四）拉伸变形曲线和有关指标 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。
9
（2）应力-应变曲线( - )
相对负荷（应力、比强度等）为纵坐标，伸长 率为横坐标。
合成纤维与羊毛混纺的织物， 随合成纤维的增加，混纺织物 的强力增加。（右图）
45
三、纺织材料的蠕变和松弛
纺织材料突然加力、力保持、力卸载、再力 保持（P=0）所对应的变形如下图所示。
（一）蠕变
保持拉伸力不变，材料的变形随时间而变化 的现象。
蠕 变 图
P
P0
O
t
t1
2
O
P
P0
1
t1
O
t1
t
2
1
O
t1
10
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。
拉伸应力伸长率曲线
11
不同的材料拉伸曲线形状不同，如图。分三类：
①高强低伸型：如麻、棉 ②高强高伸型：如锦纶、涤纶 ③低强高伸型：如羊毛
12
2. 有关指标
（1）初始模量
Et g /
应力-应变曲线上初始一段直
线部分的应力应变比值。（简便
天然纤维织物的负荷伸长曲线
伸长 (cm)
39
②断裂功与断裂比功 断裂功：拉伸断裂时外力对织物所做的功，即织