小变形条件下复合纱线变形行为和力学性能分析文献综述

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1、文献综述小变形条件下复合纱线变形行为和力学性能分析一、前言部分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

2、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。纺织纤维或由纱线构成的面料在服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。据现状分析，目前对于小变形的研究还局限于钢筋、混凝土和薄板等金属材料。对于服装面料方面的小变形，至今还未有人研究。而对于服装面料小变形的研究，也是一项极其重要的任务。所以，本次研究的课题具有非常重要的意义。二、主题部分根据经典理论[1]研究，外力的时效作用会使纱线（纤维

3、）产生松弛和蠕变现象。纤维在拉伸变形恒定条件下，应力随时间的延长而逐渐减小的现象，称为应力松弛。纤维在一恒定拉伸外力作用下，变形随受力时间的延长而逐渐增加的现象，称为蠕变。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。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。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。5

4、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

5、形。材料在单向拉伸时的力学行为具有“麻雀虽小，肝胆俱全”的性质，用它提问题比较简单明了[2]。以下是提出的有关问题及思考：1.材料(标准试件)单向拉伸的拉力-伸长图可以直接量度和描绘，客观存在，是材料的本性(本构关系)。2.材料单向拉伸的应力-应变图是人为定义的，即应力-应变关系有人为性，它不是材料的本性。材料的本构关系指本性，客观存在。本构方程要满足许多基本原理，如：Noll三项原则(即物质客观性原理、确定性或遗传性原理及局部作用原理)，物质对称性原理，减退记忆原理，相容性原理(含质量守恒、动量守恒、动量矩方程、局部能量守恒、熵产率原理、热力学第一和第二

6、定律等)，量纲一致性原理等等。不宜将本构关系等同于应力-应变关系。3.小变形时各种定义结果一样，故具有客观性。大变形时各种定义结果不同，具有人为性。大变形问题很难准确研究，尤其在用微分代增量后，在数学上就有误差。4.用了应力-应变关系就限定了应力和应变的定义，此关系是实验的(如Hook’sLaw)，不能随意更动所用的应力-应变定义。由此可以看出，在对于非线性力学的思考中，有关于小变形、有限变形以及大变形的定义及关系有着深入的思考，值得我们去认真阅读及深入思考。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

7、做准备[3]。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

8、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