【正文】 的基本力學(xué)特征。難點(diǎn)是影響因素的分析和蠕變、應(yīng)力松弛、疲勞解決方法：注意深入淺出、啟發(fā)式教學(xué)。多舉例。紡織纖維的機(jī)械性質(zhì)（或力學(xué)性質(zhì)）是纖維及其制品在使用過(guò)程中的重要性質(zhì)之一。纖維材料的力學(xué)性質(zhì)的好與壞（優(yōu)與劣）是根據(jù)它在受外力作用時(shí)，所表現(xiàn)的耐破壞性能（不一定拉斷）來(lái)評(píng)價(jià)的。纖維在外力作用下遭到破壞的形式很多，其中以拉伸斷裂為最主要的破壞形式。第一節(jié) 拉伸性質(zhì)各種材料都有自己所獨(dú)有的拉伸性質(zhì)，要表征這一客觀變化規(guī)律，我們要借助于各種指標(biāo)，這些指標(biāo)可告訴我們這些變化規(guī)律的變化狀況及特征，從而幫助我們了解拉伸斷裂的本質(zhì)、拉伸斷裂的機(jī)理。一、拉伸斷裂指標(biāo)：（對(duì)于各類指標(biāo)大家應(yīng)從以下幾個(gè)方面理解和記憶：（1）定義，（2）公式，（3）單位，（4）表示紡織材料的什么特征等）（一）絕對(duì)強(qiáng)力P 纖維材料受拉伸至斷裂時(shí)，所能承受的最大負(fù)荷。單位：牛頓，厘牛頓。（二）相對(duì)強(qiáng)力指標(biāo)： 斷裂應(yīng)力：σ，材料單位面積上承受的拉斷力。單位：牛頓/毫米2 ，厘牛/毫米2。（在前面章節(jié)的學(xué)習(xí)中，大家一定知道了，我們的紡織纖維絕大多數(shù)，其橫截面是不規(guī)則的，加上有的還有空隙、孔洞等，拉伸時(shí)還在不斷變化，使得其面積很難求測(cè)，所以該指標(biāo)在日常應(yīng)用中多用于理論研究。實(shí)際生產(chǎn)中很少使用。） 強(qiáng)度（比強(qiáng)度）：P0，單位細(xì)度的材料斷裂時(shí)所能承受的最大負(fù)荷。單位：牛頓/特克斯，厘牛/分特克斯 斷裂長(zhǎng)度：LR，纖維由自身重力將本身拉斷時(shí)所具有的長(zhǎng)度。單位：千米。 濕干強(qiáng)度比：η，濕強(qiáng)度占干強(qiáng)度（標(biāo)準(zhǔn)大氣下）的百分率。 η=濕強(qiáng)/干強(qiáng)100% 了解材料吸濕后強(qiáng)度的變化狀況，絕大多數(shù)纖維是η＜100%，而棉麻等天然纖維素纖維則＞100%，希望大家能夠解釋。 10%定伸長(zhǎng)負(fù)荷專用于棉型化纖，為混紡時(shí)性能匹配時(shí)應(yīng)用的指標(biāo)。（三）斷裂伸長(zhǎng)率：ε 纖維材料拉伸至斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)量占拉伸前原長(zhǎng)的百分率。二、拉伸變形曲線及有關(guān)指標(biāo)以上指標(biāo)只反映在斷裂時(shí)的力學(xué)狀況。材料在日常使用中耐破壞的能力與拉伸破壞的過(guò)程是密切相關(guān)的。（一）應(yīng)力—應(yīng)變曲線（負(fù)荷—伸長(zhǎng)曲線，拉伸圖）纖維的種類是非常多的，實(shí)際得到的應(yīng)力—應(yīng)變曲線具有各種各樣的形狀。其典型形式如下。 （二）拉伸圖上的有關(guān)指標(biāo)： 斷裂點(diǎn)的指標(biāo)（前面已經(jīng)介紹） 初始模量：纖維材料拉伸曲線的起始較直部分伸直延長(zhǎng)線上的應(yīng)力與應(yīng)變之比。（畫線作圖，并定義公式，單位） 屈服點(diǎn)f的應(yīng)力、應(yīng)變拉伸曲線由伸長(zhǎng)較小部分轉(zhuǎn)向伸長(zhǎng)較大部分的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（產(chǎn)生明顯塑性變形的最小應(yīng)力點(diǎn)）屈服點(diǎn)所代表的物理概念是什么呢？從材料力學(xué)方面，對(duì)于金屬材料；屈服點(diǎn)的概念是相當(dāng)明確的，應(yīng)變?cè)谇c(diǎn)以下，是完全可恢復(fù)的，而屈服點(diǎn)以上就要產(chǎn)生塑性變形（不可恢復(fù)的變形）是有一個(gè)點(diǎn)的界限的。但對(duì)于我們的紡織材料則不然，屈服轉(zhuǎn)變是一個(gè)區(qū)間而不是一個(gè)點(diǎn)，在屈服點(diǎn)以下，變形絕大部分是彈性變形，有很少部分的變形是塑性，而屈服點(diǎn)以上部分所產(chǎn)生的塑性變形較多，但仍有彈性變形的存在。盡管紡織材料的屈服發(fā)生在一個(gè)區(qū)間上，但我們?nèi)韵Ｍ靡粋€(gè)點(diǎn)來(lái)表示，這樣便于分析和解決問(wèn)題。屈服點(diǎn)高的纖維，其織造的織物的保形性就好，不易起拱，起皺，抗永久（塑性）變形的能力強(qiáng)。（介紹求取屈服點(diǎn)的作圖方法） 斷裂功（1）斷裂功W （2）體積比功Wav 拉斷單位體積纖維所需要的功。（3）質(zhì)量比功Wam拉斷單位質(zhì)量纖維所需要的功。（4）比功Wa 拉斷單位細(xì)度單位長(zhǎng)度纖維所需要的功。（5）功系數(shù)η 曲線下面積/ (P0L0)所包的矩形面積。（上面5個(gè)指標(biāo)定義式，單位，及關(guān)系，不規(guī)則面積的求法）第二節(jié) 影響纖維斷裂的外在因素一、 溫、濕度 （再次強(qiáng)化、總結(jié)一次）二、 試樣長(zhǎng)度試樣愈長(zhǎng)，強(qiáng)力愈低。因?yàn)檠乩w維長(zhǎng)度方向，強(qiáng)度是不均一的，纖維總是在最薄弱處斷裂，試樣愈長(zhǎng)，出現(xiàn)最薄弱環(huán)節(jié)的概率越大，越容易發(fā)生斷裂，強(qiáng)力下降——弱環(huán)定理（舉例說(shuō)明之）三、 纖維根數(shù)（再次強(qiáng)調(diào)）束纖維中的纖維根數(shù)愈多，由束纖維強(qiáng)力計(jì)算得的平均單纖維強(qiáng)力愈低，而且比單根測(cè)量時(shí)的平均強(qiáng)力低。（斷裂的不同時(shí)性，亦舉例說(shuō)明）四、 拉伸速度（弱環(huán)定律）一般情況下，隨拉伸速度增加，斷裂強(qiáng)力，初始模量，屈服應(yīng)力均會(huì)提高，而斷裂伸長(zhǎng)無(wú)一定規(guī)律。五、 拉伸形式（或儀器類型）（1）等速牽引（CRT）（2）等加負(fù)荷（CRL）（3）等速伸長(zhǎng)（CRE），此方法現(xiàn)在為國(guó)際推廣方法。第三節(jié) 粘彈體力學(xué)特征一、 粘彈性的概念：粘彈性質(zhì)也叫流變性質(zhì)。物體（包括液態(tài)）在力的作用下，會(huì)發(fā)生形狀尺寸的變化——即形變（變形）常用應(yīng)變來(lái)表示（變形量與原尺寸之比）。最單純的形變形式有兩種：理想彈性變形（虎克變形）；純粘性流動(dòng)（牛頓變形）。這兩種基本變形的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如下：虎克變形： ；σ應(yīng)力，E模量，ε應(yīng)變牛頓變形： ； —粘滯系數(shù)，t時(shí)間對(duì)以高分子為主要組成物質(zhì)的纖維來(lái)講，它不僅具有彈性，而且也具有粘性，這種粘性與彈性的組合即為粘彈性，具有粘彈性的物體即為粘彈體，從應(yīng)力應(yīng)變的變化特性方面看，可以將 “材料在外力作用下，應(yīng)力～應(yīng)變的關(guān)系隨時(shí)間而變的性能”叫做粘彈性。二、 三種變形（一）、急彈性變形（二）、緩彈性變形（三）、塑性變形雖然我們把纖維的變形分為三類逐一來(lái)說(shuō)明，但實(shí)際上他們之間是互相聯(lián)系，互相制約的，使總變形是時(shí)間的條件值，在材料受外力時(shí)，它們同時(shí)出現(xiàn)，只是在不同時(shí)間，不同負(fù)荷或不同拉伸階段時(shí)它們間的比例不同而己。三、 蠕變與應(yīng)力松馳蠕變：在一定（固定）的拉伸（負(fù)荷）條件下，纖維的變形隨時(shí)間逐漸增加的現(xiàn)象。應(yīng)力松馳：當(dāng)纖維被拉伸到一定變形值，保持恒定時(shí)，其內(nèi)應(yīng)力隨時(shí)間逐漸減小的現(xiàn)象。蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)質(zhì)上是一個(gè)問(wèn)題的兩個(gè)方面：都是反映大分子鏈不斷作構(gòu)象改變的運(yùn)動(dòng)情況。（舉一二個(gè)例子再說(shuō)明之）四、 纖維的彈性與疲勞（一）、纖維的彈性：纖維的彈性是指纖維承受負(fù)荷后產(chǎn)生變形，負(fù)荷取除后，具有恢復(fù)原來(lái)尺寸和形狀的能力，它影響到紡織材料的：耐磨性，抗折皺性，手感，尺寸穩(wěn)定性，耐沖擊性，抗廢勞性等許多性能。纖維的彈性包含變形能力與變形的恢復(fù)能力兩方面。通常只講變形的恢復(fù)能力。常用兩類指標(biāo)來(lái)表示：彈性恢復(fù)率= （根據(jù)恢復(fù)時(shí)間可分為急，緩兩種彈性恢復(fù)，根據(jù)作用形式又可分為：定負(fù)荷彈性恢復(fù)和定伸長(zhǎng)彈性恢復(fù)） （通過(guò)拉伸曲線獲得，這一指標(biāo)與織物的抗折皺性，耐疲勞破壞關(guān)系密切。） (二)、疲勞小應(yīng)力長(zhǎng)期作用下發(fā)生的破壞，就叫疲勞。這是一種最普遍的破壞形式。影響疲勞的因素主要有：（1）纖維的結(jié)構(gòu)與性能（分子鏈的變形能力及變形后的恢復(fù)能力大，則耐疲勞）（2）負(fù)荷大小（3）作用方式 （引出：疲勞耐久限）：作用時(shí)間，恢復(fù)時(shí)間，頻率等（4）溫濕度第四節(jié) 纖維的表面力學(xué)性質(zhì)一、 基本指標(biāo)：（一）、摩擦力 cN (二)、摩擦系數(shù) f （三）、抱合力 F抱（四）、切向阻抗系數(shù) （五）、抱合系數(shù)h （六）、抱合長(zhǎng)度Ln 二、 影響摩擦的因素：（一）法向壓力（或張力）切向阻力的增加率不隨正壓力上升成等比例增加，但切向阻力是增加的。切向阻抗系數(shù)隨法向壓力的增加而下降，逐漸趨于一定值。見(jiàn)教材第425頁(yè)圖75759。（二）溫、濕度在通常情況下切向阻抗系數(shù)隨溫度的上升而降低，但在90℃以上的高溫情況下切向阻抗系數(shù)卻上升。切向阻抗系數(shù)隨相對(duì)濕度的增加而增加，出現(xiàn)液態(tài)水時(shí)有一個(gè)下跳。見(jiàn)教材第426頁(yè)圖760、761，第428頁(yè)圖766。（三）表面潤(rùn)滑劑狀況：纖維表而后潤(rùn)滑情況對(duì)摩擦力影響很大，為了減少摩擦纖維表面常涂一些潤(rùn)滑劑（毛有和毛油，化纖有化纖油劑，棉有天然棉臘等）。潤(rùn)滑劑的粘滯系數(shù)和滑動(dòng)速度構(gòu)成對(duì)摩擦力的影響（舉例畫圖）。（四）表面粗糙度物理表面的粗糙程度對(duì)摩擦性狀影響很大，因?yàn)槟Σ亮κ怯捎趦晌矬w間接觸產(chǎn)生的，所以摩擦力的大小與接觸表面的情況有關(guān)。規(guī)律：見(jiàn)教材第428頁(yè)圖764。（四）滑動(dòng)速度：滑動(dòng)速度對(duì)切向阻力的影響規(guī)律如教材第427頁(yè)圖762，763。在低速區(qū)切向阻力是一個(gè)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)的變值，我們把這種現(xiàn)象叫“粘滑現(xiàn)象”，粘滑現(xiàn)象發(fā)生在滑動(dòng)速度很小的區(qū)域?！罢郴F(xiàn)象”還有下列現(xiàn)象： ①切向阻力值的波動(dòng)范圍隨速度增加而縮小即粘滑現(xiàn)象變小 ②纖維受的張力（正壓力）越大粘滑現(xiàn)象越嚴(yán)重。 ③纖維動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差異越大，粘滑現(xiàn)象越大。三、 摩擦抱合的測(cè)定方法具體的測(cè)量方法很多，大致可分為三類。（一）測(cè)量無(wú)粘纖維條拉斷時(shí)所需的力。可測(cè)量纖維的抱合力。若在纖維束側(cè)向加一壓力，則可測(cè)纖維的切向阻力。（二）測(cè)量單纖維在纖維或其他物體（如金屬的，陶瓷的，橡膠）上產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)（剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，即靜摩擦，或保持恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，即動(dòng)摩擦）所需的力。這類方法中最常用的是絞盤法，用歐拉公式可計(jì)算出摩擦系數(shù)。（三）測(cè)量?jī)蓚€(gè)纖維片發(fā)生對(duì)滑動(dòng)時(shí)所需的力這一類方法中常用的有斜面法，牽伸法。這也是傳統(tǒng)方法。四、 纖維的磨損 （這部分內(nèi)容為可選部分）（一）概念：互相接觸并滑移的兩物體，在接觸面上所產(chǎn)生的破壞——磨損。廣義概念：在非表面接觸的其它作用下引起的表面破壞也稱為磨損。（二）造成磨損的主要客觀因素 ：（1）犁耕（縱向劃槽）；（2）刮削；（3）切割（橫向劃槽）；（4）咬嚙剪切；（5）撕剝；（6）疲勞性脫落（疲勞龜裂，脫下局部顆粒）等 ：表面熱熔（從高溫體擦過(guò)）而被揩拭落下。（局部過(guò)熱） ：在化學(xué)試劑等作用的同時(shí)，受力摩擦使表面局部被揩掉。磨損使纖維的尺寸、體積、重量、強(qiáng)度、剛性、外形（觀）乃至結(jié)構(gòu)發(fā)生改變（變化）。（三）描述（衡量）磨損程度的指標(biāo) 。如直徑或線密度，重量，強(qiáng)伸性能，光澤等 2. 因磨損某些性能的損失率。（或變化率）實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與實(shí)際耐磨程度的關(guān)系：要模擬實(shí)際或正確反映實(shí)際的耐磨程度有一定的困難，因?yàn)棰賹?shí)驗(yàn)它只能單因素或幾個(gè)因素測(cè)試，各因素的綜合比例很難確定。②磨損終點(diǎn)的判斷，實(shí)驗(yàn)室是按磨斷來(lái)判定，而實(shí)際環(huán)境中是按使用價(jià)值判定。③纖維耐磨規(guī)律的不一致性或復(fù)雜性給正確評(píng)價(jià)帶來(lái)困難如：輕、重負(fù)荷時(shí)不同的下降率，實(shí)際使用是輕（或很輕）的負(fù)荷，長(zhǎng)時(shí)間，而實(shí)驗(yàn)室是重負(fù)荷， 短時(shí)間。第五節(jié) 紡織纖維的彎曲、扭轉(zhuǎn)和壓縮一、纖維的彎曲（一）、概念纖維是極易變直為彎的，有的本身就是卷曲的。我們這里所說(shuō)的彎曲則是指外力作用下的彎曲變形。（二）、影響因素： 形狀，粗細(xì)，模量（三）、破壞形式： 彎斷，實(shí)質(zhì)是彎曲外緣的拉斷或內(nèi)緣的擠裂。（四）實(shí)用指標(biāo) 1．抗彎剛度 2．打結(jié)強(qiáng)度（率） 3．勾結(jié)強(qiáng)度（率）二、纖維的扭轉(zhuǎn)（一）、概念纖維在剪切扭矩作用下，產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)彎形。（二）、影響因素： 形狀，粗細(xì)，模量（三）、破壞形式： 縱向劈裂（四）實(shí)用指標(biāo)斷裂捻角，常用圈數(shù)表示。三、纖維的壓縮（一）、概念纖維一般在強(qiáng)壓縮條件下才會(huì)產(chǎn)生破壞，大多可能產(chǎn)生壓傷。單纖維的壓縮研究很困難，結(jié)論很少，大多數(shù)是研究集合體的壓縮特性（或彈性）作業(yè)： 1． 影響纖維斷裂強(qiáng)伸度的測(cè)試條件有哪些？一般規(guī)律如何？ 2． 纖維拉伸后產(chǎn)生哪三種變形？如何區(qū)別它們？ 3． 什么是纖維的疲勞破壞？影響材料疲勞的原因有哪些？什么是疲勞耐久限？ 4． 抱合力的概念是什么？常用什么指標(biāo)表示纖維的抱合現(xiàn)象？影響摩擦系數(shù)的因素有哪些？其一般的變化規(guī)律如何？ 5． 習(xí)題集第32～33頁(yè)的判斷題。第七章 纖維材料的熱血、光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)內(nèi)容提要：常用熱學(xué)指標(biāo)；纖維的熱力學(xué)性質(zhì)、熱定形及抗熱破壞性質(zhì)（耐熱性、熱穩(wěn)定性、燃燒性、熔孔性、熱收縮等）；纖維的色澤、雙折射、耐光性、紫外熒光；纖維的電阻、靜電。重點(diǎn)難點(diǎn)：保暖性，熱力學(xué)三態(tài)與熱定形，熱破壞溫度，燃燒性；雙折射、耐光性；電阻、靜電序位及測(cè)試。難點(diǎn)在纖維這些性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。解決方法：理清概念的層次關(guān)系，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品的分析，建立概念體系和思維方法。第一節(jié) 熱學(xué)性質(zhì)一、熱學(xué)指標(biāo)（一）比熱C 質(zhì)量為一克的紡織材料，溫度變化1℃所吸收或放出的熱量。單位：焦?fàn)?克度。纖維的比熱值是隨環(huán)境條件的變化而變化的，不是一個(gè)定值。同時(shí)，又是纖維材料、空氣、水分的混合體的綜合值。比熱值的大小，反映了材料釋放、貯存熱量的能力。或者溫度的緩沖能力。（二）導(dǎo)熱系數(shù)λ 材料在一定的溫度梯度場(chǎng)條件下，熱能通過(guò)物質(zhì)本身擴(kuò)散的速度。單位：焦/米度時(shí) ， 纖維本身的導(dǎo)熱系數(shù)由于纖維結(jié)構(gòu)的原因也呈現(xiàn)各向異性。對(duì)于纖維集合體，也是纖維、空氣、水分三者的綜合值。導(dǎo)熱系數(shù)與集合體的體積重量的關(guān)系呈對(duì)號(hào)規(guī)律（畫圖說(shuō)明）（三）絕熱率T 它反映的是材料的隔熱能力——保暖性，此值越大，說(shuō)明該材料越保暖。二、熱力學(xué)性質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)也叫熱機(jī)械性質(zhì)，是指在溫度的變化過(guò)程中，紡織材料的機(jī)械性質(zhì)亦隨之變化的特性。用不同的溫度點(diǎn)來(lái)表征力學(xué)特性。絕大多數(shù)纖維材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈兩相結(jié)構(gòu)，即有結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)，而這兩個(gè)區(qū)域?qū)岬姆从呈遣灰粯拥?，?duì)結(jié)晶區(qū)來(lái)說(shuō)在熱的作用過(guò)程中，它的熱力學(xué)狀態(tài)有兩個(gè)：一個(gè)是在熱的作用下，結(jié)晶體解體形成熔融態(tài)，要么結(jié)晶不被破壞的呈結(jié)晶態(tài)。對(duì)無(wú)定形區(qū)來(lái)講，熱力學(xué)狀態(tài)大致有三個(gè)：玻動(dòng)態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)，這些狀態(tài)可用以下的熱力學(xué)指標(biāo)來(lái)表征和區(qū)分。（一）熔點(diǎn)Tm 熔點(diǎn)是纖維的重要熱性質(zhì)之一，也是一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)。我們知道低分子結(jié)晶體的熔化是一個(gè)相的轉(zhuǎn)變過(guò)程，由結(jié)晶態(tài)（晶相）變成熔融態(tài)（液相），而且相的轉(zhuǎn)變?cè)诤苷臏囟确秶鷥?nèi)進(jìn)行，所以叫熔點(diǎn)。對(duì)纖維材料，結(jié)晶是由高聚物形成的，它的熔化過(guò)程有一個(gè)較寬的溫度區(qū)間——熔程，由于該熔程比較寬，通常把開(kāi)始熔化的溫度叫起熔點(diǎn)，把晶區(qū)完全熔化時(shí)的溫度叫溶點(diǎn)Tm。若材料的結(jié)晶度高，晶體比較完整，則熔程變窄，熔點(diǎn)也隨之而提高，同樣結(jié)晶度條件下，晶粒大，Tm升高。（二）玻璃化溫度Tg 對(duì)于無(wú)定形區(qū)來(lái)說(shuō)，在熱的作用下，基本上有三種熱力學(xué)狀態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)，通過(guò)變形能力來(lái)區(qū)分。在玻璃態(tài)時(shí)，強(qiáng)力高，變形小，且外力取除后，變形很快消失，表現(xiàn)出類似玻璃的力學(xué)性質(zhì)。而高彈態(tài)時(shí)，受到外力，可產(chǎn)生較大的變形，當(dāng)外力消除，變形較易回復(fù)，類似于橡膠的力學(xué)特征。粘流態(tài)時(shí)，變形不但很容易而且是不可逆的，呈現(xiàn)一種具有粘滯性可流動(dòng)的液體狀態(tài)。我們把高彈態(tài)向玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)變稱做玻璃化轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變溫度為玻璃化溫度。對(duì)紡織材料來(lái)說(shuō)，這個(gè)轉(zhuǎn)變是很重要的。（熱定形，許多使用性能的基礎(chǔ)）（三）粘流溫度Tf 高彈態(tài)到粘流態(tài)之間的轉(zhuǎn)變溫度。三、熱定形（