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化学纤维拉伸性能的测定一、实验目的应力-应变曲线又称S-S曲线，即纤维的负荷-延伸曲线。它反映了纤维在受到逐渐增加的轴向作用力而产生延伸直至最终断裂的全过程中，张力（负荷）与伸长的依赖关系。不同品种纤维有不同的应力-应变曲线（如图24-1所示）。即使同一品种纤维在于态与湿态等不同状态，或长丝与短纤维等不同形态，或由于工艺条件的差别等，其应力一应变曲线都会不同。因此常将该曲线称为纤维的特性曲线。通过应力一应变曲线图可以求得纤维一系列重要的机械力学性能指标，这对手纤维的纺织加工及产品的服用性能均有很大关系，所以测定纤维的拉伸性能，进而绘制应力一应变曲线受到了广泛的重视。本实验是化学纤维结构性能测试中的基本实验之一。通过本实验应达到以下目的：1、了解应力-应变曲线的涵义，并从中求出纤维有关的机械力学性能参数：2、掌握电子强力仪的使用方法及测定应力-应变曲线的基本原理。二、实验原理由于成纤高聚物大分子的结构特点，使其长链分子具有多重运动单元，因此在外力作用下的力学行为是一个松弛过程，具有明显的粘弹性质。在拉伸过程中因实验条件的不同，其拉伸行为有很大的差别。典型的应力-应变曲线如图24-1所示。起始时随应力增大应变也增大，在起始段应力与应变成正比关系，符合虎克定律，呈理想弹性体。从oa直线段的斜率可求出材料的初始模量。随着应变的增大，应力出现明显的极大值或拐点f，常称为屈服点。越过屈服点后，bc段的斜率称为屈服后模量。继续增大应变，又出现明-2
- 2 - 化学纤维拉伸性能的测定 一、实验目的 应力-应变曲线又称 S-S 曲线，即纤维的负荷-延伸曲线。它反 映了纤维在受到逐渐增加的轴向作用力而产生延伸直至最终断裂 的全过程中，张力（负荷）与伸长的依赖关系。 不同品种纤维有不同的应力-应变曲线（如图 24-1 所示）。即 使同一品种纤维在干态与湿态等不同状态，或长丝与短纤维等不同 形态，或由于工艺条件的差别等，其应力-应变曲线都会不同。因 此常将该曲线称为纤维的特性曲线。通过应力-应变曲线图可以求 得纤维一系列重要的机械力学性能指标，这对于纤维的纺织加工及 产品的服用性能均有很大关系，所以测定纤维的拉伸性能，进而绘 制应力-应变曲线受到了广泛的重视。 本实验是化学纤维结构性能测试中的基本实验之一。通过本实 验应达到以下目的： 1、 了解应力-应变曲线的涵义，并从中求出纤维有关的机械 力学性能参数； 2、 掌握电子强力仪的使用方法及测定应力-应变曲线的基本 原理。 二、实验原理 由于成纤高聚物大分子的结构特点，使其长链分子具有多重运 动单元，因此在外力作用下的力学行为是一个松弛过程，具有明显 的粘弹性质。在拉伸过程中因实验条件的不同，其拉伸行为有很大 的差别。典型的应力-应变曲线如图 24-1 所示。起始时随应力增大， 应变也增大，在起始段应力与应变成正比关系，符合虎克定律，呈 理想弹性体。从 oa 直线段的斜率可求出材料的初始模量。随着应 变的增大，应力出现明显的极大值或拐点 f，常称为屈服点。越过 屈服点后，bc 段的斜率称为屈服后模量。继续增大应变，又出现明
显的应变硬化现象，de段的斜率称为增强模量。过了此段后继续拉伸，曲线的斜率又变小，最后在g点发生断裂。断裂点的应力和应变称为断裂强度和断裂伸长率。直变（%）图24-1不同纤维的应力-应变曲线1-高强涤纶2-锦纶3-普强涤纶4-粘胶纤维5-醋酯纤维本实验采用YG-001型单纤维强力仪。以一定长度的单纤维为样品，负荷以cN（或gf）为单位，伸长以cm（或mm）为单位。在记录纸上记录纤维所受负荷与伸长之间的关系，得负荷一伸长曲线（如图24-3）。（百小酒图24-2典型的应力-应变曲线-3
- 3 - 显的应变硬化现象，de 段的斜率称为增强模量。过了此段后继续拉 伸，曲线的斜率又变小，最后在 g 点发生断裂。断裂点的应力和应 变称为断裂强度和断裂伸长率。 图 24-1 不同纤维的应力-应变曲线 1-高强涤纶 2-锦纶 3-普强涤纶 4-粘胶纤维 5-醋酯纤维 本实验采用 YG-001 型单纤维强力仪。以一定长度的单纤维为 样品，负荷以 cN（或 gf）为单位，伸长以 cm（或 mm）为单位。 在记录纸上记录纤维所受负荷与伸长之间的关系，得负荷-伸长曲 线（如图 24-3）。 图 24-2 典型的应力-应变曲线
URNO)M钟长Lmm）图24-3负荷-伸长曲线在物理和工程上，应力是指在外力作用下材料单位面积上所受到的力。纤维在受力而伸长的过程中，其截面积是逐渐缩小的，但为了测定方便，一般就以纤维的初始截面积计算，称为名义应力。又因为各种纤维的密度不同，为了便于对各种纤维的拉伸性能进行比较，通常根据负荷一伸长曲线的数据，把负荷除以纤维纤度得强度，把伸长除以试样的夹持长度得伸长率。以强度做纵坐标，伸长率做横坐标，即得应力-应变曲线（如图24-2。根据应力-应变曲线，各种纤维在强度和伸长率单位统一的基础上，就有了可比性。从应力-应变曲线可得到纤维材料的以下几项主要性能参数：（1）断裂强度：被拉伸的纤维在断裂时所需要的稳恒作用力。表征强度的方法有几种，本实验用相对强度来表示，即纤维的绝对强度与纤度的比值。单位为N/tex、cN/dtex（gf/旦、gf/tex）。在应力-应变曲线中以断裂点的高度gK表示。（2）断裂伸长：指纤维在断裂时所达到的伸长率。计量单位通常用纤维试样原长的百分增长率表示（%）。在应力一应变曲线图上oK的长度即为断裂伸长率。（3）初始模量：伸长1%时，单位纤度的纤维所需要负荷的cN（或gf）数。此参数表征纤维对小延伸的抵抗能力。常用单位Pa（dyn/cm2、gf/tex、gf/旦）。其值在图24-2中以oa线段的斜率表-4
- 4 - 图 24-3 负荷-伸长曲线 在物理和工程上，应力是指在外力作用下材料单位面积上所受 到的力。纤维在受力而伸长的过程中，其截面积是逐渐缩小的，但 为了测定方便，一般就以纤维的初始截面积计算，称为名义应力。 又因为各种纤维的密度不同，为了便于对各种纤维的拉伸性能进行 比较，通常根据负荷-伸长曲线的数据，把负荷除以纤维纤度得强 度，把伸长除以试样的夹持长度得伸长率。以强度做纵坐标，伸长 率做横坐标，即得应力-应变曲线（如图 24-2）。根据应力-应变曲 线，各种纤维在强度和伸长率单位统一的基础上，就有了可比性。 从应力-应变曲线可得到纤维材料的以下几项主要性能参数： （1）断裂强度：被拉伸的纤维在断裂时所需要的稳恒作用力。 表征强度的方法有几种，本实验用相对强度来表示，即纤维的绝对 强度与纤度的比值。单位为 N/tex、cN/dtex（gf/旦、gf/tex）。在应 力-应变曲线中以断裂点的高度 gK 表示。 （2）断裂伸长：指纤维在断裂时所达到的伸长率。计量单位 通常用纤维试样原长的百分增长率表示（%）。在应力-应变曲线图 上 oK 的长度即为断裂伸长率。 （3）初始模量：伸长 1%时，单位纤度的纤维所需要负荷的 cN （或 gf）数。此参数表征纤维对小延伸的抵抗能力。常用单位 Pa （dyn/cm2、gf/tex、gf/旦）。其值在图 24-2 中以 oa 线段的斜率表
示。（4）屈服点：在典型的应力-应变曲线上自原点出发，最初的线段近似直线，斜率较大，随后进入延伸性能突然变的较大的一个区域，斜率急剧变小，在这两个区域之间往往有二个转折点，即为屈服点。由屈服点的位置可以得到屈服强度和屈服伸长率。纤维在屈服点以前产生的形变主要是可以恢复的弹性形变，在屈服点以后的形变中有不可恢复的塑性形变。所以在其他指标一定的情况下，屈服点高的纤维不易产生塑性变形。特别是屈服伸长率高的纤维，拉伸弹性比较好，其织物的尺寸稳定性较好。皮变直变(a)(b)皮变(c)图24-4屈服点的求法屈服点的求法有以下三种，如图24-4（a）、（b）、（c)所示。(a）作原点与断裂点的连线oP，平行于oP作应力-应变曲线的切线，切点f即为屈服点。-5
- 5 - 示。 （4）屈服点：在典型的应力-应变曲线上自原点出发，最初的 线段近似直线，斜率较大，随后进入延伸性能突然变的较大的一个 区域，斜率急剧变小，在这两个区域之间往往有一个转折点，即为 屈服点。由屈服点的位置可以得到屈服强度和屈服伸长率。纤维在 屈服点以前产生的形变主要是可以恢复的弹性形变，在屈服点以后 的形变中有不可恢复的塑性形变。所以在其他指标一定的情况下， 屈服点高的纤维不易产生塑性变形。特别是屈服伸长率高的纤维， 拉伸弹性比较好，其织物的尺寸稳定性较好。 图 24-4 屈服点的求法 屈服点的求法有以下三种，如图 24-4 (a)、(b)、(c)所示。 (a) 作原点与断裂点的连线 oP，平行于 oP 作应力-应变曲线 的切线，切点 f 即为屈服点