织物的力学性能测试

织物的力学性能测试主要内容一、实验目的二、织物的拉伸断裂实验三、织物的撕裂实验四、织物的顶破强力实验思考题一、实验目的织物的力学性能即织物抵抗破坏或淘汰的能力。织物的耐用性在传统中，我们主要探讨的是它被破坏后所引起的耐用性。本实验仍以传统的评价方式进行，模拟材料损坏的环境，其中最基本的是材料在拉伸、弯曲、摩擦等机械力作用下的破坏形式与状态，包括一次或反复多次的作用，其中主要是一次性破坏，主要有拉伸断裂强度、撕裂强度、顶裂强度、磨损强度。通过实验了解织物的耐用性能指标和影响织物耐用性能实验结果的因素，会熟练地使用电子织物强力仪并学会分析实验结果。二、织物的拉伸断裂实验1．基本知识（1）拉伸强度拉伸强度是评定服装材料内在质量的重要指标之一，所用的基本指标有：断裂强度、断裂伸长率、断裂长度、断裂功和断裂比功等。国家标准规定：本色棉布经、纬向断裂强度的允许下公差为8％，超过8％者将降为二等品。部颁标准规定：精梳毛织物与化纤仿毛精梳织物断裂强度的允许下公差为10％，小于10％为一等品，小于15％为二等品。二、织物的拉伸断裂实验断裂强度指标还常用来评定材料经过日晒、洗涤、磨损以及各种处理后对材料内在质量的影响。有时也用材料的断裂伸长率作为控制材料内在质量的指标，这是因为在某些生产过程中，材料的断裂强度虽无明显变化，但材料的伸长率却有明显下降，从而影响到材料的使用牢度。织物在强度试验机上进行拉伸断裂试验，当试验布条的重量等于它们的断裂负荷时的试条长度称为材料的断裂长度。单位面积重量不同的材料的断裂强度，应从断裂长度来进行比较，下表为两种毛织物的断裂强度与断裂长度。从表中得知全毛花呢的断裂强度大于全毛凡立丁的断裂强度，而全毛凡立丁的断裂长度则大于全毛花呢，这是由于二者单位面积重量不同的缘故。二、织物的拉伸断裂实验材料在外力作用下拉伸到断裂时，外力对材料所作的功称为断裂功。断裂功相当于材料拉伸至断裂时所吸取的能量，也即材料所具有的抵抗外力破坏的内能。在一定程度上可以认为材料的这种能量越大，材料越坚牢。二、织物的拉伸断裂实验（2）影响拉伸强度的因素A.纤维品种是影响其拉伸强度的决定性因素。各种化学纤维的拉伸性能差异很大，因此，反映在化纤织物上的拉伸强度也有很大的不同，即使化学纤维的品种相同，但由于化纤制造工艺的差别，将引起纤维内部结构上的不同，从而使纤维的拉伸性能产生很大的差异，也会给织物的强伸性能带来相应的变化。二、织物的拉伸断裂实验B.织物的经、纬向密度对织物拉伸强度的影响十分显著，无论是经、纬向同时改变，或者只改变一系统的密度时，织物的断裂强度都将得到变化。C.织物的组织结构对织物强度的影响也是很大的，在一个完全组织循环内，经、纬纱交错次数越多，浮长越短，则织物的强度和伸长越大。所以，就平纹、斜纹和缎纹这三种基本组织来说，在其它条件相同的情况下，平纹组织织物的强度和伸长大于斜纹组织织物，而斜纹组织织物又大于缎纹组织织物。二、织物的拉伸断裂实验D.纱线的细度：在织物的经、纬向密度和组织结构相同的情况下，由于号数大的纱线纱粗、强度大，其织物紧度也大，纱线之间的摩擦阻力增加，所以用号数大的纱线比用号数小的纱线织造的织物强度高。E.当纱线号数相同时，则股线织成的织物要比同号数的单纱织成的织物强度高。二、织物的拉伸断裂实验F.纱线的捻度对织物强力的影响较为复杂。一般情况下，织物所用纱线的捻度都低于临界捻度（即纱线强度达不到最大值时的捻度），这时，织物的强度随纱线捻度的增加而提高，但当纱线的捻度接近临界捻度时，织物的强度则有下降的趋势。G.纱线的捻向对织物光择的影响较为显著，但也与织物的强度有关，当经、纬纱的捻向相同时，在经、纬交织点处纤维倾斜方向相同，因而经、纬纱密度容易互相啮合，纱线间阻力增加，以致织物强度有所提高。几种织物的拉伸曲线如下面各图所示。二、织物的拉伸断裂实验麻织物棉织物毛织物蚕丝织物伸长(cm)拉伸力(N)经向纬向高强低伸涤/棉织物伸长(cm)拉伸力(N)低强高伸涤/棉织物(a)纯纺织物(b)方向和混纺织物二、织物的拉伸断裂实验几种针织物的拉伸曲线衬经衬纬针织物伸长(cm)棉毛布棉汗布衬纬针织物低弹涤纶丝针外衣(纬编)拉伸力(N)（a）纵向拉伸伸长(cm)（b）横向拉伸衬纬针织物低弹涤纶丝针外衣(纬编)衬经衬纬针织物棉毛布棉汗布拉伸力(N)04812048121620二、织物的拉伸断裂实验非织造布的拉伸应力-应变曲线平行纵向σ(cN/tex)σ(cN/tex)ε(%)ε(%)机织布针刺非织造布热轧非织造布(a)不同取向铺网的影响(b)不同成形方式的影响交叉纵向交叉横向平行横向二、织物的拉伸断裂实验2、设备与仪器HD026N型电子织物强力机，还有剪刀、直尺、挑针、张力重锤等。3、试样准备取被测材料1块，试样的剪取除不在上、下机的布上取外，只要布面平整，可在零布上剪取。每匹布上只取1块作为l份，剪取。长度约为300mm，试样不能有表面疵点。取样方法有梯形法和水平法，如下图所示。二、织物的拉伸断裂实验梯形法水平法二、织物的拉伸断裂实验做拉伸断裂强度试验时，试样的尺寸及其夹持方法对试验结果影响较大。常用的机织物试样及其夹持方法有：扯边纱条样法、剪切条样法及抓样法。如图所示。扯边纱条样法剪切条样法抓样法二、织物的拉伸断裂实验扯边纱条样法试验结果不匀率较小，用布节约。抓样法试样准备容易，快速，试验状态比较接近实际情况，但所得强力、伸长值略高。剪切条样法一般用于不易抽边纱的织物，如缩绒织物、毡品、非织造布及涂层织物等。我国标准规定采用扯边纱条样法。如果试样是针织物，由于拉伸过程中线圈的转移，变形较大，往往导致非拉伸方向的显著收缩，使试样在钳口处所产生的剪切应力特别集中，造成多数试条在钳口附近断裂，影响了试验结果的准确性，为了改善这种情况，可采用梯形试样或环形试样，如下图所示。二、织物的拉伸断裂实验梯形试样环形试样二、织物的拉伸断裂实验试样的工作长度对试验结果有显著影响，一般随着试样工作长度的增加，断裂强力与断裂伸长率有所下降，标准规定：一般织物均为20cm。针织物和毛织物为10cm，特别需要时可自行规定，但一批试验的所有试样必须统一。二、织物的拉伸断裂实验4．试验过程①、按要求设置实验参数：实验方式为拉伸断裂试验，夹持长度、拉伸速度、预加张力等，具体参数见下表。②、夹装试样。先将试样一端夹紧在上夹钳中心位置，然后将试样另一端放入下夹钳中心位置，并在预张力作用下伸直，再紧固下夹钳。③、开启仪器，拉伸试样至断裂。④、复位后，重复上述操作，至完成规定的试验次数。⑤、打印试验结果。二、织物的拉伸断裂实验二、织物的拉伸断裂实验三、织物的撕裂实验1、基本知识在日常生活中，服装材料因被某种物体钩拉撕扯，致使局部纱线受刭集中负荷而断裂，从而使材料出现裂缝或被撕成两半的现象称为撕裂，有时也称为撕破。织物的撕裂强度与普通的拉伸强力相比，更接近实际使用中突然破裂的情况，更能有效地反映纺织品的坚韧性能。因此，目前已将撕裂强度作为树脂整理织物和某些化纤产品的主要品质检验项目之一。军服和野外作业服对撕裂强度也有特殊要求。常用的方法有单缝法和梯形法等。三、织物的撕裂实验单缝法撕裂时，裂口处形成一个纱线受力三角形如图30-8所示。当试样中受力的纱线逐渐上下分开时，不直接受力的纱线开始与受力的纱线有某些相对滑动，并逐渐靠拢，形成一个近似三角形的区域，通常称为受力三角形。由于纱线间摩擦阻力的作用，滑动是有限的，在滑动时，纱线的张力迅速增大，纱线的变形伸长也急剧增加，当构成受力三角形底边的第一根纱线变形至断裂伸长时，这根纱线即告断裂，从而获得了某一撕裂负荷的极大值。这时，除第一根纱线外，在受力三角形内和第一根纱线相邻的其它横向纱线也担负着部分外力，外力随离开第一根纱线的近远而逐渐减小。三、织物的撕裂实验拉断纱线显然有：ΔliΔli+1将拉断纱线Δli第i+1根断裂纱线Δli+1PPPP开裂(a)单缝法(b)梯形法图30-8单缝法撕裂破坏过程三、织物的撕裂实验三、织物的撕裂实验在梯形法撕裂中同样有受力三角形，但主要由受力纱线的伸直和变形而产生。在梯形法撕裂中，断裂的纱线系统是直接受拉伸的，受力纱线的根数与试样对夹头水平线的倾角关系密切。倾角越小，受力纱线的根数越多，撕裂强度越大，当倾角等于00，两边由梯形而呈水平时，撕裂强度等于拉伸强度。我国规定倾角为250。两种典型的撕破方式的拉伸曲线对比（如图30-9）。织物组织的不同，纱线在织物中的交错次数不同，使得纱线能作某些相对移动的程度也不同，一般平纹组织的撕裂最小，方平组织织物最大，缎纹和斜纹组织织物处于两者之间。三、织物的撕裂实验PTmaxP(N)ΔL(cm)P(N)ΔL(cm)PTmaxPTi(a)单缝法撕裂曲线(b)梯形法撕裂曲线图30-9两种典型撕裂过程曲线三、织物的撕裂实验织缩对撕裂强度的影响有两方面：其一，当织缩大时，织物的伸长增加，织物中纱线的受力根数增加，受力三角形大，因而撕裂强度增加；其二，当织缩大时，纱线的弯曲程度增加，纱线间的相互挤压和摩擦增加，使纱线的相对运动的可能性减小，因而会降低撕裂强度。织物密度影响撕裂的过程比较复杂在一般密度条件下进行梯形法试验时，密度增加，而纱线间的摩擦阻力变化不大，则由于受力纱线根数增加，可能使撕裂强度提高，织物密度越大，纱的摩擦系数越大，则纱从织物内拉出的阻力越大，形成的撕裂口越小，其结果是撕裂强度降低。影响织物撕裂强度各因素间的关系如表30-4。三、织物的撕裂实验针织物除特殊需要外（如做针织外衣），一般不进行撕裂试验。常用的织物撕裂强度的试验方法有：单缝撕裂法、舌形撕裂法、梯形撕裂法、单缝落锤法。单缝撕裂法（图30—10）是将试样沿一个方向剪开一段形成两瓣儿，分别夹在拉伸强力试验机的上、下夹头中，当夹头相对运动时，横向纱线沿裂口断裂，测取其强力，单缝撕裂法的特征是纵向纱线受拉，横向纱线滑动，产生摩擦力，使横向纱线受扯拉形成受力三角形，拉力增加，直至横向纱线依次陆续断裂使织物被撕破。三、织物的撕裂实验三、织物的撕裂实验舌形撕裂法是将试样沿一个方向剪两刀形成三瓣儿，当中一瓣儿与旁边两瓣儿分别夹在拉伸强力试验机的上、下布夹头中，形似舌形。当夹头相对运动时，横向纱线受拉扯，形成两个近似三角形的裂口区域。梯形撕裂法（图30—11）是把条形试样两边各划取倾斜1150的等腰梯形，并在上底正中剪一个10mm的裂口，沿布条斜线分别将试样夹在拉伸强力机的上、下布夹头中，当夹头作出相对运动时，沿裂口断裂纵向纱线。梯形撕裂的特征是靠近梯形上底一边的纱线首光受拉伸直，其裂口处的第一根纱线变形量大，负担较大的外力，由于按梯形斜线夹持，远离第一根纱线的其它纱线受力逐渐减小，拉力增加，直至纱线依次陆续断裂使织物斯裂。还有一种翼型法试样（如图30-12）。三、织物的撕裂实验单缝撕裂法除在织物强力试验机上撕裂外，也可以在织物落锤式撕裂试验机（图30—13）上进行，它是用一落锤的能量对规定长度的织物进行对撕，以测定所消耗的位能表示。上夹头(a)单缝法试样P夹持线织物(b)夹持与拉伸(c)双缝法(舌形法)的下夹头图30-10舌形法试样的剪切和夹持方法三、织物的撕裂实验30°上夹头下夹头织物(a)(b)开缝夹持线图30-11梯形法试样的裁剪与夹持方法三、织物的撕裂实验上夹头下夹头115mm(a)翼形法试样(b)夹持方法图30-12翼形法试样和夹持方法三、织物的撕裂实验图30—13织物落锤式撕裂试验机和试样的剪切1—扇形铁挡板2—指针3—切刀手柄4—固定试样夹钳5—切刀6—运动试样夹钳7—起动扳手扇形锤四、织物的顶破强力试验1、基本知识顶破是织物破坏的一种形式。它是将一定面积的织物周围固定，从织物的一面给以垂直的力使其破坏，称为顶破，也称为顶裂。顶裂和服装的膝部和肘部，针织物的手套和袜子等受力情况近似。由于机织物和针织物在强度和变形方面是一种各向异性的物体，在顶力作用下各