小变形条件下复合纱线变形行为和力学性能分析开题报告

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1、开题报告小变形条件下复合纱线变形行为和力学性能分析一、选题的背景、意义近几年，运用纱线复合成纱技术开发新型风格纺织面料及其功能织物取得了一些突破性进展，被认为是一条新的工艺路线和加工方法。研究该类复合纱线的结构与力学性能，可以在理论与实践上探讨、研究、解决以长丝/短纤复合纱构造的织物的力学性能、服用性能和风格等方面的诸多问题，并通过本项目的研究，揭示它们之间的因果关系，对于利用物理改性与复合加工技术，设计和生产新型功能性纺织品具有指导意义。本次课题利用纺织与艺术综合实验室现有仪器与设备，对纯棉纱、涤纶/棉复合纱、

2、氨纶/棉复合纱和涤纶/氨纶/棉三组分复合纱在小变形条件下受等应力与等应变循环拉伸应力作用下的力学行为进行分析、评价与表征，比较其在不同变形率及负荷条件下的的弹性回复率、蠕变率、应力松弛率等。由纤维组成的纱线的拉伸力学性能是指在拉伸外力作用下产生轴向伸长变形时其外力与伸长的关系，在线弹性范围内符合胡克定律，一般拉伸力越大其伸长越大。根据经典理论的研究，当外力逐步增大并直至将纱线拉断为止时，它的变形可经历三个阶段，即弹性变形阶段、塑性变形的平移阶段和塑性变形的增强阶段，直至纱线断裂为止。纺织纤维或由纱线构成的面料在服

3、用过程中所受到的载荷均不大，一般都低于纤维或纱线的屈服点，在这种小负荷外力作用下，服装面料中的纱线产生变形称之为小变形。由于纤维高聚物材料的粘弹性特征，受外力作用产生的变形既是力的函数也是时间的函数，即外力的时效作用会使纱线（纤维）产生松弛和蠕变现象。因此，在小变形条件下纱线的力学性能不但对织物的手感、硬挺度有影响，对反复穿着条件下服装的保形性也有重要的影响。本项目以纯棉纱、涤纶/棉复合纱、氨纶/棉复合纱和涤纶/氨纶/棉三组分复合纱四种纱线为对象，研究在小变形条件下的定伸长和定负荷循环拉伸应力作用下的纱线变形行为

4、与力学性能，为纱线与面料结构设计提供理论依据。二、相关研究的最新成果及动态7本次毕业论文所要研究的课题是《小变形条件下复合纱线变形行为和力学性能分析》，研究主要以长丝/短纤复合纱及纯棉纱等四类纱线为对象，研究其在小变形条件下受等应力与等应变循环拉伸应力作用下的力学行为，分析比较其在不同变形率及负荷条件下的的弹性回复率、蠕变率、应力松弛率等，为纱线与面料结构设计提供理论依据。我们知道，包芯纱一般以强力和弹力都较好的合成纤维长丝为芯丝，外包棉、毛、粘胶纤维等短纤维一起加捻而纺制成的纱。复合纱线中组分性能的差异性及结构

5、与传统短纤维合股线的差异对复合纱线与织物的性能产生极大的影响。包芯纱兼有长丝芯纱和外包短纤维的优良性能。常见的包芯纱有我们本次研究所采用的涤纶/棉复合纱、氨纶/棉复合纱和涤纶/氨纶/棉三组分复合纱等。通过纤维材料在小变形循环应力作用下的变形行为研究，可以对纤维材料的弹性及耐疲劳性能进行评价与表达。在等应变循环应力作用下，当纤维受到某拉伸应力作用时即产生形变；如果保持应变恒定，则随时间的推移纤维的应力逐渐减小；在某一时刻将外力突然去除，纤维迅速回缩而产生急弹性变形；再经过若干时间后纤维逐渐回缩而产生缓弹性变形；不能

6、恢复的变形一般称为塑性变形。在等应力循环应力作用下，当纤维受到某拉伸应力作用时即产生形变；如果保持拉伸应力恒定，则随时间的推移纤维的应变逐渐增大；在某一时刻将外力突然去除，纤维迅速回缩而产生急弹性变形；再经过若干时间后纤维逐渐回缩而产生缓弹性变形。前人曾经测试过一种国产NiTi合金丝的超弹性性能，并获取力学参数，为进一步开发新型SMA被动阻尼器做准备。实验过程中，合金丝的应力应变分别由合金丝所受载荷和变形计算得出，载荷由固连在夹头上的力传感器获取，变形由位移传感器量测，实验中采用等位移(等应变速率)加载，由计算机

7、自动控制，实验结果由计算机自动采集。实验结果表明：循环次数对NiTi丝的力学性能影响较大，使用前需先稳定材料性能。也可以充分利用循环初期更优良的阻尼性能(较大的阻尼系数)，在经历了一次振动激励(地震、风)后考虑形状记忆合金阻尼性能的衰减；滞回环的面积(即耗能)随着应变幅值的增加呈线性增加，材料的弹性卸载变形模量随应变幅值的增加而减小，材料等效阻尼比随应变幅值的增加而增加，应变幅值是影响SMA耗能能力最重要的因素。聚烯烃弹性纤维XLATM与相同细度的氨纶相比，XLATM纤维在低应力下有较高伸长，同样回复力也很小。为

8、了进一步了解和应用这种新型弹性纤维，有人对XLATM纤维进行拉伸回复试验。XLATM纤维的初始模量比氨纶高，随着伸长率增加(>130％)，其拉伸模量比氨纶小且较为平缓。在高伸长率(>450％)下，随着伸长率的增加，纤维的拉伸模量急速增加，与氨纶具有相同趋势。本实验中XLATM纤维的断裂伸长率为664％，与氨纶的断裂伸长率接近，是弹性表现的重要一面。XLATM纤维的弹性回复