纤维的弯曲、扭转与压缩课件(共21张PPT)《纺织材料学（第2版）》.pdfVIP

5.3纤维的弯曲、扭转与压缩

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5.3纤维的弯曲、扭转与压缩

纤维在纺织加工中和在纺织品的服用或使用中都会受到除拉伸以外的

弯曲、扭转和压缩作用。纤维的弯曲和扭转性能影响纱线性能、织物手感

和刺痒感；弯曲变形回复性影响织物的起皱和成纱结构的稳定；纤维的压

缩性能影响纱中纤维的排列和纤维体的密度等。因此，本节简要讨论纤维

弯曲、扭转与压缩性能的特征。

一、纤维的弯曲

1.纤维的弯曲刚度

材料的弯曲刚度决定其抵抗弯曲变形的能力。即弯曲刚度大，纤维不

易弯曲变形，织物偏硬挺。由材料力学可知，纤维的弯曲刚度为：

Rp=EI(5-37)

为纤维的截面惯性矩(cm4),半径为r的圆形截面轴惯性矩I?=πr?/4。

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但纤维的横截面形状一般都不是正圆形，为简化计算，纤维的断面

惯性矩常采用下式计算：

=4n(5-38)

式中：I为纤维的截面惯性矩(cm4);r为纤维截面按等面积折换成正圆形

时的等效半径(cm);η为截面形状系数，为纤维的实际截惯矩I与转换成

正圆形时的惯性矩1之比值。因而，纤维的实际弯曲刚度为：

R,=4nEF?=Enη,

则(5-39)

2=(Na/πY)x10-?

设纤维的密度为7(g/cm3),线密度为Nat,由纤维线密度和半径的换

算公式：

R=xiotex.a2

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纤维粗细不同时，弯曲刚度与其线密度平方成正比。为了在纤维间相

互比较，常采用单位粗细(tex)条件下的纤维弯曲刚度，叫作纤维的相对弯

曲刚度或比弯曲刚度RBr。则：

(5-41)

R=ne1x?oeNcm3a2)

当采用比模量(CN/tex)时，式(5-41)变为：

(5-42)

R=n?x1o°tcw22)

几种纤维的弯曲截面形状系数》和相对弯曲刚度RBr值如表5-2所示。

由表5-2可以看出，各种纤维的相对弯曲刚度差异很大。在天然纤维

中，羊毛是所有纺织纤维中最柔软的，而麻纤维是最刚硬的。在常用的化

学纤维中，锦纶是最柔软的，涤纶是最刚硬的。

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表5-2纤维的抗弯性能

纤维YERBr

种类nr(g/cm3)(cN/tex)(cNcm2)/tex2

长绒棉0.791.51877.110-4

细绒棉0.701.50653.710-4

细羊毛0.881.31220.510-4

粗羊毛0.751.29265.610-4

桑蚕丝0.591.32741.910-4

苎麻0.801.522224.610-4

亚麻0