基于单纤维断裂值分布特征的高性能纤维弱节的表征

纤维弱节是影响纤维性能和质量的决定性因素，虽弱节的理论和测量方法已有报道，但弱节的表征仍存在困难。本文并以PBO纤维和Nomex纤维为例，采用拉伸试验和形态观察相结合的方法，对纤堆的强力、应力、伸长率和断裂比功分布进行了讨论，得到了纤维的弱节率。这对纤维弱节形式的认识和纤维性能的改进具有参考价值。     

羊毛纤维的结构弱节及力学行为

纤维结构弱节决定纤维的力学性能。本文提出的断裂端特征的SEM观察及该纤维对应拉伸性质的组合分析方法，可获得羊毛纤维结构弱节及破坏的特征与证据。实验证明，依据拉伸曲线和断裂端形貌特征可知羊毛纤维的弱节结构主要表现为集中缺陷结构、细颈弱结构、机械损伤弱结构和散布缺陷结构，其与力学行为和形态弱节存在很好的相关。缺陷散布性弱节结构，应该引入曲线的抖动特征或临界断裂功判定依据。     

羊毛纤维的形态弱节及特征

对羊毛纤维弱节的几何形态特征，采用SEM观察进行了分类定义和表征。实际观察发现羊毛的弱节有纤维细颈和形态结构缺陷二类，其中形态结构缺陷主要是天然生长和人为加工中的畸变点和损伤点。弱节的几何长度为纤维直径的2－4倍，且弱节越多，纤维直径离散越大。同时分析了羊毛形态弱节的主要成因。     

紬丝纺加工过程中单纤维机械性能的变化

本文对(纟由)丝纺原料在加工过程中单纤维的机械性能变化进行了探讨,对单纤维断裂强度、断裂伸长率、初始模量、屈服应力和断裂功等一系列机械性能指标及其内在联系进行了测试分析,对今后改进工艺条件和提高(纟由)丝纱线质量提供了有益的参考和依据。     

PCT纤维耐酸特性试验研究

针对酸溶液处理对聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)纤维的影响，使用扫描电子显微镜(SEM)、单纤维强力机、同步热分析仪(STA)、傅里叶变换红外光谱仪等对硫酸和硝酸处理前后PCT纤维的表面形貌、力学性能、老化反应活化能、红外光谱进行了测试和分析.结果表明：酸液浸泡处理会造成PCT纤维发生收缩，导致纤维表面腐蚀出现凹痕和裂纹；水分子进入纤维大分子间隙造成断裂强力和断裂伸长率同步下降；PCT纤维的断裂强力随酸质量分数的增加、处理时间的延长和处理温度的提高而降低；除非处于质量分数和温度较低的情况下，PCT纤维的耐硫酸能力好于硝酸；PCT纤维耐硫酸性能弱于聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)纤维，好于聚酰亚胺(PI)、芳纶1313纤维；酸溶液处理造成PCT纤维老化反应活化能降低，分子稳定性下降.     

PP纤维自密实混凝土早期强度特性与断裂性能

为了研究聚丙烯(PP)纤维体积掺量和长细比对PP纤维自密实混凝土(PFRSCC)早期强度特性与断裂性能的影响,在自密实混凝土中掺入一定长度(6,12,19)mm和体积掺量(0.05％,0.10％,0.15％,0.20％)的PP单丝纤维配制PFRSCC,采用塌落扩展度试验、U型仪试验及平板约束试验确定PP纤维的体积掺量和长细比范围,在此基础上研究了PFRSCC早期强度和断裂韧性随纤维体积掺量及养护龄期的变化规律,并从材料的组成结构和断裂力学的角度分析了早期强度和抗裂性能的改善机理.结果表明:随着PP纤维体积掺量的增加,自密实混凝土的工作性逐步劣化,混凝土强度和抗裂性能先提高后降低;在不改变原有自密实混凝土配合比情况下,PP纤维长度宜控制在12～19 mm,最佳体积掺量为0.10％;适当提高胶凝材料和高效减少剂的用量是改善PFRSCC工作性的有效途径,纤维体积掺量可以提高到0.15％;与普通自密实混凝土相比,最优配合比下的PFRSCC早期强度和断裂韧性增长较快,28 d抗压强度、劈裂强度和弯拉强度分别提高9％,24％和21％,断裂韧性提高37.6％,限裂效能系数达到89.8％.     

纤维再生微粉水泥基复合材料断裂性能分析

基于三点弯曲试验,研究水胶比、再生微粉取代率、纤维种类对纤维再生微粉水泥基复合材料(FRPCC)断裂性能的影响.根据双K断裂参数分析各因素对FRPCC的增韧效果,并结合微观形貌分析各因素对FRPCC韧性的改善机制.结果表明：水胶比增大使纤维再生微粉水泥基复合材料失稳韧度先升高后降低;断裂韧度随着再生微粉取代率提升呈现先增后减的趋势;单掺玄武岩纤维(BF)会使FRPCC脆性增加,聚乙烯醇纤维(PVA纤维)占比增大能够明显提升FRPCC的断裂韧度;当水胶比为0.28、再生微粉取代率为45%、复掺0.2%玄武岩纤维和1.7%PVA纤维时,微观结构紧密,断裂韧度最优.     

纤维束断裂过程中的临界现象

研究了纤维束断裂过程中的不稳定点。在不稳定点，任何小的断裂都可能引发大的断裂事件。根据不同的断裂性质，将不稳定点分为三类：临界点、亚临界点和准临界点。具体构造了一个单纤维强度阈值分布函数，由这样的纤维组成的纤维束将展示上述几种临界现象。给出了相应的计算机数值模拟结果。     

聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料单纤维拔出细观机理研究

目的 探索聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)高韧性、应变硬化宏观力学行为的细观机理,为其材料特性设计奠定理论基础。方法 基于黏聚力单元和非线性弹簧连接器,建立单PVA纤维/水泥基体的ABAQUS有限元模型,对单PVA纤维拔出水泥基体的全过程进行数值模拟分析。结果 PVA-ECC单纤维拉拔力-拉拔位移曲线可细分为线弹性阶段、连续脱黏阶段、整体滑移阶段、机械咬合硬化阶段和纤维磨损断裂阶段;纤维与水泥基体之间的传力机制包括剪滞切应力和机械咬合力;随着拉拔力的增加,机械咬合力逐渐成为主要传力机制。结论 水泥基体与纤维之间的机械咬合作用以及纤维表面的磨损是导致纤维断裂的根本原因,通过对纤维表面进行适当处理,可以降低水泥基体在机械咬合硬化阶段对纤维表面的磨损,使纤维断裂模式转变为纤维拔出模式,以更好地控制水泥基体的微裂纹失稳扩展,从而进一步提高PVA-ECC的韧性。     

胡麻纤维结构和性能的研究

作者用电子显微镜法、X 射线衍射法、密度法和光学双折射法等,研究了山西胡麻和东北亚麻的组织形态结构、大分子聚集态结构和结晶结构,并进行了纤维物理机械性能的测试。分析结果证明两种纤维的组织形态结构略有差异。单纤维根、中、梢不同部位的平均支数,胡麻为3.28dtex(3046支),亚麻为3.29dtex(3042支)。胡麻纤维的断裂强度、断裂伸长率和模量分别为61.08 cN/tex(6.92g/d)、3.62%和1835.63 cN/tex(207.98 g/d)。该值与亚麻纤维的对比测试值差异不大。     

加捻对芳香族聚酰胺纤维拉伸性能的影响

本文对加捻芳香族聚酰胺纤维的拉伸性能进行了①定长加捻后拉伸;②定张力加捻后拉伸和③定长加捻后再退捻随后拉伸等三方面的测试.结果表明,芳香族聚酰胺纤维的强度及断裂伸长随捻度的增加而下降.对纤维断裂端进行了扫描电镜观察.加捻芳香族聚酰胺纤维断裂形态照片显示了纤维沿轴向分裂为微纤的现象,证明了微纤间横向联系的薄弱.加捻作用更削弱了这种联系,从而使纤维强度下降.本文对芳纶纤维在加工过程中应严格控制加捻提供了依据.     

Estimation of Single-fibre Tensile Properties from the Bundle Tensile Curve of Polyester Fibres

Fibre bundle tensile curves can be used to characterise fibre processing properties and end-use performance directly and to predict single-fibre properties in theory. In this paper, the tensile behaviour of polyester fibre-bundles has been analysed in characteristic values and diagramming. The characteristic distributions which include the symmetry distribution on right part, SRBS‘(e), on left part, SLBS‘(e) and the curve on base-line modification, MBS‘(e),based on the modulus distribution, BS‘(e), as well as thefrequency density function of broken fibres, B‘(e), havebeen derived from the tail of bundle tensile curves. Thetheoretical and measured results show that the mostimportant curves are MRS‘(e) and B‘(e) and can be usedto estimate the breaking-extension distribution of singlefibres. Especially for MRS‘(e), the modulus distributioncan accurately characterize single-fibre tensile propertiesand is no limitation as the calculation of B‘(e) because thebundle specific stress Y(e) of no fibre breaking at extensione should be found at first.     

Effect of Testing Conditions on Fibre-Bundle Tensile Properties Part Ⅰ: Sample Preparation, Bundle Mass and Fibre Alignment of Wool Bundles

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｉｂｒｅｂｕｎｄｌｅｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔｅｒｓｗｅｒｅｏｒｉｇｉｎａｌｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｉｓｅｄｆｏｒｃｏｔｔｏｎｆｉｂｒｅｓ[1,2 ] .Ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｗａｓｔｏｇｉｖｅａｒａｐｉｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｍｅａｎｆｉｂｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈｗｈｉｃｈａｖｏｉｄｓｔｈｅｎｅｃｅｓ ｓｉｔｙｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｉｎｇｌｅｆｉｂｒｅｓ.Ｔｈｅｆｉｂｒｅｂｕｎｄｌｅｔｅｓｔｅｒｗａｓｌａｔｅｒｕｓｅｄｆｏｒｗｏｏｌｆ…     

Effect of Testing Conditions on Fibre-Bundle Tensile Properties Part Ⅱ: the Gauge Length and Elongation Speed in Wool Fibre Bundle Measurement

The testing conditions of a fibre bundle tensile tester (TENSOR) are elongation speed (ES), gauge length (GL), pretension, jaw pressure, environmental temperature and relative humidity, instrument linearity and sensitivity. The effects on fibre-bundle tensile properties at different GL and ES have been discussed in detail and compared with Peirce's theories on the weaklinks and the breaking time effect. The experimental results indicate that the tensile properties of fibre bundles are strongly affected by GL and vary with different GL. The reasonable GL should be 5-15mm rather than 3.2mm for wool bundle measurements. The ES ranging from 20mm/min to 40mm/min is beneficial for obtaining comparatively stable and accurate tensile values, whereas 20 mm/min used in current testing for wool fibre bundles is at the lower limit of the suggested range. For bundle modulus measurement, the sampling interval must be selected appropriately. The new calculation of the sampling interval has been established.     

Effect of Testing Conditions on Fibre-Bundle Tensile Properties-Part Ⅱ: the Gauge Length and Elongation Speed in Wool Fibre Bundle Measurement

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎＰａｒｔⅠｏｎｔｈｉｓｔｏｐｉｃ ,ｗｅｈａｖｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄｔｈｒｅｅｓｏｒｔｓｏｆｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｉｂｒｅｂｕｎｄｌｅｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔｓｏｒｔｏｆｔｈｅｆａｃｔｏｒｓ,ｎａｍｅｌｙｆｉｂｒｅ ｂｕｎｄｌｅｍａｓｓ,ｆｉｂｒｅａｌｉｇｎｍｅｎｔｉｎａｂｕｎｄｌｅａｎｄｃｌａｍｐｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｊａｗｓ[1] ,ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｂｕｎｄ…     

Effect of Testing Conditions on Fibre-Bundle Tensile Properties Part Ⅰ: Sample Preparation, Bundle Mass and Fibre Alignment of Wool Bundles

Due to the effects of samples and testing conditions on fibre-bundle tensile behaviour, it is necessary to investigate the relationships between experimental factors and tensile properties for the fibre-bumdle tensile tester (TENSOR). The effects of bundle sample preparation, fibre bundle mass and fibre alignment have been tested. The experimental results indicated that (1) the low damage in combing and no free-end fibres in the cut bundle are most important for the sample preparation; (2) the reasonable bundle mass is 400- 700tex, but the tensile properties measured should bemodified with the bundle mass because a small amount of bundle mass causes the scatter results, while the larger is the bundle mass, the more difficult to comb fibres parallel and to clamp fibre evenly; and (3) the fibre irregular arrangement forms a slack bundle resulting in interaction between fibres, which will affect the reproducibility and accuracy of the tensile testing.     

织物起球与纤维力学性能的关系

在影响织物起球性能的各种纤维性能中，除纤维的几何形态（线密度、截面形状、长度等）之外，经过测试研究分析筛选出来的主要影响因素是纤维的重复弯曲疲劳强度、重复扭转疲劳强度、拉伸断裂相对强度、拉伸断裂伸长率和拉伸初始模量．后者与织物的手感也有很密切的关系．本文研制了学纤维重复弯曲疲劳测试仪、单纤维重复扭转疲劳测试仪，优选了它们的测试条件参数，先后测试了绵羊毛，山羊绒、马海毛等纤维和２０余种化学纤维的性能，并经过优选工艺，对由１３种纤维纯纺或混纺生产的７种毛型梭织物进行了起球规律的测试、试穿和研究，发现在研究中织物的穿着起球效果与客观测试中随摩擦次数球粒数变化的曲线下积分值相关最密切．最后对纤维五种力学性能与织物起球曲线下积分值进行了主成分析和多元回归分析，获得了由纤维力学性能评价织物起球性能的预测方程式．     

AN INVESTIGATION OF THE BENDING FATIGUE OF MODIFIED PPTA FIBRE

PPTA fibres have high axial tensile strength,but the transverse links at the macromolecularlevel of the fibres are low.The high orientation and crystallization of the PPTA fibres leads to alow resistance to bending fatigue.A comparative study on fatigue behaviour of PPTA fibres and modified PPTA fibres weremade by rotating fibre over a pin.The resistant properties of the PPTA fibre to the bending fa-tigue are low,but can be improved by modification.The morphological differences of the deformation processes of the PPTA fibres and modi-fied PPTA fibres as they are tensioned in a monofilament from after being knotted are shown.The properties of resistance to bending fatigue of the different PPTA fibres can be evaluatedby comparing the morphologies of the tensile broken ends of these fibres after knotting.