• b．断裂比功Wv ：又称拉伸断裂比功，它有两个不同的定义，一是拉 断单位体积纤维所需作的功Wv，单位为N/mm2，即折合成同样截面 积，同样试样长度时的断裂功。
•
Wv
W Al
0
(5-102b )d
• 另一定义是重量断裂比功Ww，是指拉断单位线密度与单位长度纤维
裂伸长率b(%)(或断裂应变b)，其表达式为：
•
b
(%)
，lb或 l0 l0
100
b
lb
l0 l0
• 式中：l0为拉伸前的试样长度(mm)，又称隔距或夹持距；lb为拉伸断 裂时的试样长度(mm)。
• 断裂伸长率或断裂应变表示纤维断裂时的伸长变形能力的大小。
• （2）初始模量
• 初始模量是指纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与应变的比值，
•
W (5l-P11d) l 0
第一节 纤维的拉伸性质
• 它可在强力机测得的拉伸曲线图上用求积仪求得，或以数值积分完成。 新型电子强力仪可直接显示或打印出断裂功的数值。断裂功的大小与 试样粗细和长度有关，同一种纤维，若粗细不同，试样长度不同，则 断裂功也不同。为了纤维间性能的相互比较，常用断裂比功表示纤维 材料抵抗外力作功的能力。
0
0.1
0.2 ε=应变
0
10
20 ε=应变率(%)
第一节 纤维的拉伸性质
• a．断裂强力Pb： 又称绝对强力，为指纤维承受的最大拉伸外力，或 纤维受外力拉伸到断裂时所需要的力，单位为牛顿(N)。纺织纤维的 线密度较细，其强力单位通常用厘牛顿或厘牛(cN)，1 N=100 cN 。
• b．断裂强度(相对强度) Pb：考虑纤维粗细不同，表示纤维抵抗外力 破坏能力的指标，可用于比较不同粗细纤维的拉伸断裂性质，简称比 强度或比应力，它是指每特(或每旦)纤维能承受的最大拉力，单位为 N/tex，常用cN/dtex（或cN/d）。
• 一、拉伸曲线及拉伸性质指标
•ห้องสมุดไป่ตู้
在比较不同纤维的拉伸性能时，通常采用从拉伸曲线上求特性指标，常
用的指标有强伸性、初始模量、屈服点和断裂功等四类指标。
• 1．拉伸曲线特征
第一节 纤维的拉伸性质
2. 拉伸阶段与性能指标
断裂强力
断裂强度(相对强度) ：应力，比应力
断裂长度 断裂伸长率 初始模量
Pb
600
《高等纺织材料学》
杜赵群
（东华大学纺织学院） 2013年-2014年第1学期
《高等纺织材料学》
第三章 纤维的力学性质
第一节 纤维的拉伸性质
•
纺织纤维的力学性质是纺织加工和纺织品使用的必要条件之一，也是纤
维制品其他物理性能充分发挥的必要基础，其中纤维受到的外力主要也是拉
伸作用，所以纤维拉伸性能是其力学性质中最为重要的。
•
•
b Lb(5-7) g
第一节 纤维的拉伸性质
• 目前，尚有许多强力机采用工程单位制，强力读数单位为克力(gf)或 公斤力(kgf)，当断裂比应力单位采用克力/特或克力/旦时，则断裂长 度和断裂强度间的换算式应为：
•
Lb或 ptex
Lb 9 pden
• f．断裂伸长率（应变）：纤维拉伸至断裂时的伸长率(或应变)称为断
• （3）屈服应力与屈服伸长率
•
在纤维的拉伸曲线上伸长变形突然变得较容易时的转折点称为屈
服点。对应屈服点处的应力和伸长率(或应变)就是屈服应力和屈服伸
长率(或应变)。
•
纤维材料的屈服点很不明显，往往表现为一段区域，通常用作图
法定出。如角平分线法，是在屈服点前后作拉伸曲线的切线1和2，再
作两切线1、2交角的角平分线，交拉伸曲线于Y点，Y即为屈服点；
• c．断裂应力σb：为单位截面积上纤维能承受的最大拉力，标准单位 为N/m2(即帕)常用N/mm2(即兆帕Mpa)表示。
• d．断裂长度Lb：以长度形式表示的相对强度指标，其物理意义是设 想将纤维连续地悬挂起来，直到其因自重而断裂时的长度，即纤维重 力等于其断裂强力时的纤维长度，单位为km。
• e．三类相对强度的表达式分别为： •
如果从两切线1、2的交点作横坐标的平行线交拉伸曲线于Yc点，Yc
即为屈服点，称考泊兰(Coplan)法；如果作坐标原点和断裂点连线ob
的平行线，且与拉伸曲线转折区域相切点Y点，Y即为屈服点，称曼
列叠斯(Meredith)法。
第一节 纤维的拉伸性质
第一节 纤维的拉伸性质
• （4） 断裂功指标
• a． 断裂功W：是指拉伸纤维至断裂时外力所作的功，即图5-1中P△l伸长曲线(ob)下的面积，是纤维材料抵抗外力破坏所具有的能量。 可表达为：
• 其间相互关系，可通过纤维质量表达式M＝ALγ，其中，M为纤维质 量(g)；L为纤维长度(m)；γ为纤维密度(g/cm3)来转换。
•
b ptex 103 或 (5b-4) pden 9103
•
ptex (59-5p)den
•
Lb
p t ex g
10 3(5-6p)gden
9 10 3
b
Pb A
•
p te x
Pb N tex
pden
Pb N den
•
第一节 纤维的拉伸性质
• •
Lb
Pb N (5g-3)
m
• 式中：σb为纤维的断裂应力(N/mm2或MPa)；Pb为纤维的断裂强力 (N)；A为纤维的横截面积(mm2)；ptex为特数制断裂比强度(N/tex)； pden为旦数制断裂比强度(N/den)；Lb为纤维断裂长度(km)；g为重力 加速度(9.80665m/s2)；Ntex、Nden和 Nm分别为纤维的特数、旦数和公 制支数。
0.4
0.12
强化区
应力 σ (N/mm2=MPa) 比应力 p (N/tex) 负荷 P(N)
屈服点
屈服区
断裂功
300
断裂比功 断裂功充满系数
0.2 Pa
0.06 a Y (y,y)
线性区
试样长度 20 mm 线密度 0.3 tex 纤维密度 1.5 g/cm3
0
0
0 Δla
2
4 Δl 伸长(mm)
•
即 - 曲线在起始段的斜率。
E0
Pa l0
la N tex
第一节 纤维的拉伸性质
• 式中，E0为初始模量(N/tex，N/mm2，MPa，或N/den)。
• 如果拉伸曲线上起始段的直线不明显，可取伸长率为1%左右的一点 来求初始模量，但纤维拉伸前，必须处于伸直状态，即有初张力。
• 初始模量的大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程度，纤维的初 始模量大，其制品较挺括；反之，初始模量小，制品较柔软。