纤维的形变和断裂 Ⅱ 棉纤维拉伸形变和断裂的形态学和机理

本文报道将单纤维置于扫描电子显微镜样品室中以一特制装置拉伸,研究棉纤维形变和断裂形态学。摄取了形变和断裂过程的连续显微照片。了解到拉伸纤维裂缝的发生、生长和传播过程,和两种主要类型裂缝的形态学结构,这两种裂缝分别是由于纤维原纤间的分离和原纤或/和原纤束的断裂而引起的。文章从高聚物断裂物理探索了棉纤维拉伸形变和断裂机理。     

芳香族聚酰胺（PPTA）纤维弯曲疲劳的形变和断裂机理

普通PPTA纤维和改性PPTA纤维具有近似的应力应变的曲线,但后者的弯曲疲劳寿命比前者要长的多。在SEM下观察了弯曲疲劳过程的形态变化,发现该过程主要是结构沿纤维长度分裂即原纤化过程。改性PPTA纤维对原纤化的阻抗显著地大于普通PPTA纤维。粉碎降解和低温断裂的结果也得出类似结果。表明大分子间结合力在PPTA纤维弯曲疲劳中起很重要的作用。弯曲疲劳作用被归结为对材料拉伸和压缩的复合作用。拉伸PPTA纤维的动态观察得出,拉伸或压缩纤维将出现剪切带或滑移带,它们引发纤维原纤间的分离。剪切屈服是其主要形变机制。PPTA纤维弯曲疲劳过程如下：重复弯曲引起材料局部区域的剪切屈服,出现剪切带,并随之发生结构分裂,纤维广泛地原纤化,最后原纤和原纤束相继破坏,纤维最终断裂。     

钢中近界面微区的形变与断裂──Ⅱ─相界面近区的形变与断裂

选择几种钢、热处理成几类典型相组合的显微组织。试样经增量拉伸、中停，用光、电镜观察其表面，或其制备的剖面，或其冷冻断口，研究拉伸过程中相间不协调形变及相界面（含其近区）应力集中，协调形变、界面断裂及应力释放。从显微组织、微观界面力学行为的机理综合说明钢的宏观机械性能。     

基于断裂声波形分析的断裂纤维识别与计数

束纤维拉伸断裂时发出的声信号,可以用来表征束纤维的断裂行为,但拉伸过程中同步产生的噪声会干扰对断裂声信号的判断.为了精确求出束纤维拉伸试验中在某一时刻或某一伸长时的断裂根数,提出了基于小波变换和波形分析的方法来区别纤维断裂声和噪声.对比了不同波形参数区分断裂声和纤维噪声的效果,并提出了复合参数M,试验结果验证了采用M参数临界值所得的断裂纤维总数判定准确,误差率小于5%.根据纤维断裂时间可以计算出单纤维断裂伸长率分布.因为不受纤维强度离散的影响,较之基于束纤维强伸曲线计算的结果,其具有更高的可靠性和准确性.     

钢中近界面微区的形变与断裂Ⅰ-夹杂物与基体界面近区的形变与断裂

采用增量拉伸、表面复型及剖面金相技术，结合断口分析，揭示夹杂物与基体从相容形变残留内应力到不相容形变而发生夹杂物或其与基体界面断裂成孔洞，孔洞近邻基体局部形变断裂与孔洞长大聚合及最终断裂的微观过程．根据夹杂物特性，结合界面微观力学分析，闸明夹杂物近界面的形变断裂与钢宏观断裂的机理及夹杂物与钢力学性能关系．     

纤维的断裂过程和机理

本文回顾和总结了高分子纤维的断裂过程及机理的化学、形态学、动力学和热力学各方面研究的发展和成果,并且介绍和归纳了一些纤维断裂的数学物理模型。一般地,纤维断裂可以分成三个阶段:微孔的形成、裂纹的缓慢扩展和纤维的迅速破坏。在纤维拉伸断裂过程中,由于电子顺磁共振技术和红外光谱的运用,肯定了纤维断裂时主价键的开裂,并检测出产生的自由基和末端基团。用X-线小角衍射技术及扫描电镜证实纤维在断裂过程中的结构和形态学方面的变化。所有这些实验数据用动力学方法加以处理,得到了宏观断裂动力学和微观断裂动力学相当好的一致性,同时伴随着断裂,也可测得热效应。从概率统计的观点出发,本文对这些数学物理模型加以分析,指出了不足之处。并认为随机过程应该是研究高分子纤维断裂的一个较理想的数学工具。     

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.     

高应变率下玄武岩纤维和芳纶纤维的拉伸断裂性能

利用分离式Hopkinson拉杆试验装置(split Hopkinson tension bar,SHTB),测试玄武岩纤维和芳纶纤维在高应变率下的拉伸断裂性质,试验表明玄武岩纤维和芳纶纤维都是应变率敏感性材料.通过扫描电子显微镜(scanning electronic microscope,SEM)观察得知,玄武岩纤维的断裂模式为脆性断裂,断裂横截面随着应变率的提高趋于规整;芳纶纤维的断裂模式为韧性断裂,随着应变率的提高,纤维产生明显的原纤化效应.     

50CrV钢的形变和断裂

本文研究了在拉伸应力作用下５０ＣｒＶ钢铁素体和碳化物的二相组织材料的形变和断裂． 在拉伸试验中．微孔形核是在（Ｃ＋Ｆ）混合界面、铁素体和碳化物上，初始微孔将进一步长大和粗 化，从而进一步阐明在裂纹扩展阶段的本质．     

纺织纤维断裂研究的进展

综述了纺织纤维断裂研究的有关成果。纤维的断裂形态可以归纳为8种基本类型;纤维断裂的产生区域随纤维的结构及所受破坏的条件不同而有所不同;纤维在各种应力条件下的断裂形态各具特点;纤维微裂纹的产生主要有3种机理;研究纤维的断裂有多种近代测试方法。     

采用圆针刺辊减少分梳过程中的纤维断裂

加强梳理作用常会引起纤维断裂.对刺辊部分的研究目的在于既加强梳理,又减少梳理过程中纤维断裂.本文在纤维断裂机理,即对受梳纤维的作用力和纤维形变分析的基础上,提出用圆针刺辊代替锯齿刺辊,从而使纤维断裂率降低约40%.     

基于核密度估计方法的涤棉混纺纱拉伸断裂声发射信号分析

为了研究涤棉混纺纱拉伸断裂过程中各组分纤维的断裂情况,自主搭建了声发射信号采集装置,分别采集纯涤纶、纯棉和涤棉混纺环锭纱的拉伸断裂声发射信号,采用HHT和ICA分析方法将声发射信号的时域信号转换成频域信号,并提取特征量频率与幅值。基于核密度估计方法对涤棉混纺纱的拉伸过程中涤纶与棉纤维的声发射信号进行分析。结果表明:涤棉混纺纱拉伸过程中其组分纤维的声发射信号可以用特征频谱表征;在拉伸过程的每一个阶段,各种材料声发射特征频谱的不同可以由特征频率的核密度估计表达,并可推测其组分纤维的断裂次序。     

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。     

聚乙烯电缆皮形变结构的X射线衍射分析

对聚乙烯电缆皮室温单轴拉伸测试．当拉伸速度达到一定数值时,其应力（σ）-应变（ε）曲线出现"类屈服"现象．对不同形变程度（εi）的样品进行X射线衍射线形分析,结果表明,其微观畸变度（e）随形变度（ε）的变化与宏观σ-ε曲线变化规律相似．     

利用SBAS-InSAR研究汶川地震后鲜水河断裂西北段的形变特征

选取鲜水河断裂西北段2008年8月30日-2009年7月11日8景Envisat ASAR数据,基于SBAS-InSAR技术,获取了年平均形变速率图和7景时间序列图.结果表明:鲜水河断裂带附近视线向最大隆升值为27.0 mm/a,最大沉降值为23.0 mm/a,形变值主要集中在-7.7~3.4 mm/a.主要的隆升区域位于道孚断裂的东北段,主要的沉降区域位于甘宁断裂的南段.鲜水河断裂西北段的形变量值很小,变化缓慢,每个地区月变化基本都在毫米范围内,断裂带隆升过程中可能出现沉降,沉降过程中也可能出现隆升,隆升和沉降说明在一段时间内断裂带总的运动趋势.     

极细羊毛纤维的结构与性能

对线密度为1.37和1.62dtex的澳大利亚极细羊毛纤维的表观形态、化学组分、表面摩擦性能、拉伸性能、吸湿性能进行测试,并与5.25dtex的中细羊毛纤维进行了对比分析.结果表明:极细羊毛纤维表面比较光滑,鳞片多呈环形水平状,鳞片度高、鳞片翘角小、径高比小;其红外光谱在指纹区的吸收峰强度与中细羊毛纤维相比具有显著的差异性;动、静摩擦因数较小,差微摩擦效应较大;纤维的断裂强度、断裂伸长率、断裂功均较小,而回潮率较大.     

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。     

橡胶增韧环氧树脂的应力白化

多相高聚物韧性的增强总是伴随着应力白化现象,通常以材料在断裂过程中银纹(craze)的形成来解释。本文报道使用三种不同的四氧化锇染色法在 TEM 下观察橡胶增韧环氧树脂的拉伸断裂面区域,显示了尺寸为100(?)的微小结构单元。但是在所有观察中未发现任何存在银纹的迹象。观察发现材料断裂面附近的橡胶相在拉伸断裂过程中产生强烈形变和遭受撕裂破坏,并在材料的基质成分中出现众多的微裂缝(crack)。它们终止于橡胶颗粒。作者认为橡胶相是材料形变和破坏过程中的重要能量吸收源。应力白化现象归因于被撕裂的橡胶颗粒产生的空穴和突起以及基质成分中的微裂缝对光线的散射作用。     

金属材料在微型剪切过程中的变形和断裂规律的探讨

通过对三种不同强度等级材料的微型剪切试验和与不同剪切点相对应的剪切面上压延流线的形态以及断口形貌观察和分析,探讨了金属材料在微型剪切过程中的变形和断裂的基本规律.试验结果表明,微型剪切时材料的变形和断裂过程,与常规拉伸试验既有相似之处,又有其固有特征.并初步提出了微型剪切过程中在剪切面附近的应力分布模型.从而为进一步深入研究微型剪切的机理和扩大其在工程技术中的实际应用提供了必要的理论依据.     

基于HHT和SVM的纤维拉伸断裂声发射信号的特征提取及分类研究

为了研究纤维拉伸断裂声发射信号的特征提取及分类方法,采用声发射技术采集了芳纶1313和阻燃黏胶2种纤维的拉伸断裂的声发射信号。通过小波变换,对采集的2种纤维的声发射信号进行消噪预处理以去除部分噪声,应用希尔伯特-黄变换对2种纤维去噪后的信号进行特征频率的提取,运用最小二乘支持向量机(LSSVM)对2种纤维的特征频率进行分类识别。结果表明:小波去噪方法可以去除信号的部分噪声;希尔伯特时频谱可以一定程度上反映2种纤维材料在时间维度上的断裂情况,边际谱上可以提取2种纤维材料声发射信号的特征频率;LSSVM能够对2种纤维材料拉伸断裂的特征频率分类识别,芳纶1313的识别率为40%,阻燃黏胶的识别率为80%,总的识别率为60%。