紡織物理Chap10織物的結構與性能

織物的應用：按用途分為12個類別：

1、

農用類（Agrotech）：

2、

建筑類(Buildtech)：

3、

服裝類（Clothtech）：

4、

土工類（Geotech）：

5、

家裝類（Hometech）：

6、

工業(yè)類（Indutech）：

7、

醫(yī)用類（Meditech）：

8、

交通類（Mobiltech）：

9、

環(huán)保類（Oekotech）：

10、包裝類（Packtech）：

11、防護類（Protech）：

12、體育類（Sporttech）：

紡織物理Chap10織物的結構與性能織物的應用：按用1紡織物理Chap10織物的結構與性能

一、織物的結構分類與名稱

織物的分類方法眾多，可以根據加工方法、成形方式、基本性能、選用纖維或紗線、織物組織和結構、厚度和輕重、用途和功能等進行分類。

但作為織物結構、性能和成形的相互關系討論，則較多地運用直接相關結構特征和成形方式進行分類。紡織物理Chap10織物的結構與性能一、織物2紡織物理Chap10織物的結構與性能

問題：單一或復合、二維或三維織物的結構均有定性的闡述，對結構與常用性能間的關系也有討論。但對織物結構、性能、成形及其相互間關系的定量描述還顯得比較粗淺，尤其是對復雜結構織物及其定量表征與實際存在較大差距。紡織物理Chap10織物的結構與性能問題：3紡織物理Chap10織物的結構與性能

紡織物理Chap10織物的結構與性能4紡織物理Chap10織物的結構與性能

1、A類織物A類為紗線按一定的排列組合結構形成織物。

2、B類織物B類結構中，紗線以粘結的方式成形。

3、C類織物C類織物為非織造布

4、纖維類和非纖維類片狀物D類為膠質物質將纖維粘結在一起，并與微孔共同構成穩(wěn)定的結構。E類薄片一般為均勻結構膜，可以是“合金”物質，亦可為多孔結構，一般較多地以涂層和覆膜成形。

紡織物理Chap10織物的結構與性能1、A類織物5紡織物理Chap10織物的結構與性能

二、復合和層合織物各類織物簡單層合構成復合織物，以及混合、組合、交叉等方式構成復雜復合織物。紡織物理Chap10織物的結構與性能二、復合6紡織物理Chap10織物的結構與性能

三、常用織物的結構特征常用織物主要是指一般民用的普通機織物、針織物、編織物和非織造布。

紗線相互交織成形（interweaving），如機織物；紗線相互圈結成形（interlooping），如緯編和經編織物；紗線相互纏繞扭結成形（intertwiningorinterlacing），如編結織物；

纖維相互粘結或糾纏成形，如毛氈和非織造布；基布表面成圈或簇絨成形（terry-loopingortufting），如機織、針織起絨織物和地毯。紡織物理Chap10織物的結構與性能7紡織物理Chap10織物的結構與性能

四、特殊織物結構

指的特殊織物是在成形方式和結構上，為非常規(guī)方法直接所得的織物，這類織物主要為多層復合織物，如柔性建筑頂蓬織物；紡織結構材料，如增強編織材料、人造血管與肌腱；涂層復合織物，如過濾防護材料。紡織物理Chap10織物的結構與性能四、特殊8紡織物理Chap10織物的結構與性能

五、織物結構的作用與不均勻性

1、織物結構對最終用途的影響

2、織物結構的不均勻性織物結構的不均勻性受纖維或紗線形態(tài)和弱節(jié)的影響。但多道加工的纖維混合，紗線織物的組合，原先的弱節(jié)已被弱化。實際織物的結構不均勻性主要表現在三個方面：★織物組織結構不均勻，普通織物是均勻結構，而復雜織物組織為不均勻結構★纖維或紗線的排列的方向性引起的結構不對稱性和層合與起絨織物的各向異性★構成織物單元（如紗線或纖維）聚集的缺陷和織物接縫或使用中的結構缺陷紡織物理Chap10織物的結構與性能五、9紡織物理Chap10織物的結構與性能

第二節(jié)織物幾何結構與表征

一、機織物的幾何結構

1、Peirce的幾何模型

Peirce（1937）對機織物的幾何模型作了下述近似描述，假設紗的截面為圓形，不考慮紗的抗彎性，并內應力為0，其幾何模型為下圖：紡織物理Chap10織物的結構與性能第二節(jié)10紡織物理Chap10織物的結構與性能

圖中各幾何參數為：a=(l-Dθ)cosθ+Dsinθh=(l-Dθ)sinθ+D(1-cosθ)紡織物理Chap10織物的結構與性能圖中各幾何參數為：11紡織物理Chap10織物的結構與性能

2、非圓形紗線的幾何結構參數

彈性曲線的曲率半徑可以由下式表達

當時，達最大值（大于由Peirce模型導出的曲率半徑值）紡織物理Chap10織物的結構與性能2、非圓形紗線的幾何12紡織物理Chap10織物的結構與性能

3、緊密織物的幾何學緊密織物中紗線的截面肯定發(fā)生變形，如用橢圓形截面，無法積分解出，故大多采用“跑道形”截面。這種假設，在A、B之間紗的截面為圓形，仍采用Peirce的模型。

紗的間距為：

式中，B=b1+b2為經、緯紗的厚度值之和；w為紗線跑道距截面的寬度值。

由于，；且，可得：紡織物理Chap10織物的結構與性能3、緊密織物13紡織物理Chap10織物的結構與性能

4、機織物的厚度與體積分數機織物的厚度，考慮表面毛羽的影響，在幾何概念上大致可分為四種厚度，分別為：

①含毛羽的厚度Tmax；②織物結構相厚度Ts；③織物為等支持面時的厚度T0；④織物的壓縮變形厚度T,即織物受壓力P作用時的厚度。織物中的纖維填充密度取決于纖維所占的體積，平紋織物的體積分數Vf為；式中，為纖維在紗中的堆砌分數；T為織物的厚度，T≈D=2d，紗線的織造角θ為：紡織物理Chap10織物的結構與性能4、機織物14紡織物理Chap10織物的結構與性能

二、針織物的幾何結構

1、線圈長度與密度

Peirce將其在機織物幾何模型的概念推廣到針織物，考慮一個針圈在兩個正交的近似圓柱體上。則其線圈長度為：

式中，C是橫向圈距；W是縱向圈距（或圈高）；d為紗線的直徑。紡織物理Chap10織物的結構與性能二、針織15紡織物理Chap10織物的結構與性能

根據針織物的橫密PC和縱密PW的定義，得：

;

；理論上，圈距的乘積應該是正比于線圈長度的平方，即：或式中為線圈密度。Munden是結果證實了這一關系。并且得未充滿系數和其它參數關系：；；；；

紡織物理Chap10織物的結構與性能根16紡織物理Chap10織物的結構與性能

2、Munden的幾何模型

Munden給出了針織線圈模型，其假設與Peirce的彈性模型相同，討論線圈AB段的特征。在A、B點作用力間的距離是織物的縱向間距W，A、B點垂直線間的距離相當于紗線直徑d，由前機織物的推導式可知，并有但其中為是很難測得的值，線圈有三維空間的彎曲。紡織物理Chap10織物的結構與性能2、M17紡織物理Chap10織物的結構與性能

3、針織物的厚度與體積分數有關針織物的體積分數，有別于覆蓋系數，可更為精確地表達織物的填充密度。三軸方向，為長度方向（縱向）；是寬度方向（縱向）；為織物的厚度；為紗線的取向角。并假設紗線為圓形，直徑為，當紗向積壓時，則有：；；或；紡織物理Chap10織物的結構與性能18紡織物理Chap10織物的結構與性能

若纖維在紗中堆砌的體積分數為，針織物的體積分數可被導出：針織物的體積分數相對機織物來說較低，時，紗線就開始擠壓。紡織物理Chap10織物的結構與性能若19紡織物理Chap10織物的結構與性能

三、非織造布幾何結構

1、毛氈傳統(tǒng)的毛氈，是由羊毛纖維穿插運動而糾纏成氈的結果。其它纖維采用針刺糾纏的方法，使纖維集合成氈。用針刺、編縫、粘結的方法，可以生產高質量的織物。紡織物理Chap10織物的結構與性能三、非織20紡織物理Chap10織物的結構與性能

2、針刺纖維氈

針刺氈為非均相結構，其為針刺點的糾纏結構（豎直和糾纏纖維及其針刺點分布與密度），原纖維網結構（平行纖維）和過渡區(qū)結構（纖維傾斜和密度變化）的組合。針刺氈纖維的體積分數Vfθ可以導出：

;

式中為單元體的截面積。通常針總是刺穿織物，所以，則：紡織物理Chap10織物的結構與性能2、針刺纖維21紡織物理Chap10織物的結構與性能

3、粘結纖維網根據纖維粘結方式，可將此類非織造布分為：

⑴纖維自粘結（熱熔與熔噴纖維）；⑵纖維由粉末粘結劑粘結；⑶纖維熱軋熔融粘結；⑷纖維與浸漬液的粘結。紡織物理Chap10織物的結構與性能3、粘結纖維22紡織物理Chap10織物的結構與性能

第三節(jié)織物的基本性能織物的性能涉及多方面的內容，大致歸納起來分為三方面：

織物的基本物理和化學性質，取決于織物的結構與組成；織物的可加工性，織物的易染整加工性和使用后的易處理與可再生性；織物應用中的功能與作用，如耐用性，防護作用和易護理或易使用性。尤其是服用織物的舒適性和與人體的協(xié)調性；裝飾類織物的各種穩(wěn)定性和不易污染與霉變；產業(yè)用織物的功能的效用性、耐各種老化和應用場合的適應性，極其重要。

紡織物理Chap10織物的結構與性能第三節(jié)織23紡織物理Chap10織物的結構與性能

一、織物的基本力學性能織物的力學性質涵蓋多方面，如纖維和紗線的力學性質，

——有靜態(tài)和動態(tài)力學性質，以表征織物的基本力學特征；有在低負荷下的織物力學行為，以模擬實際穿著和手感風格；有破壞和耐久試驗，以討論織物各種破壞形式、條件和耐久性。

這里主要給出小負荷下的織物拉伸、彎曲、剪切、起拱等描述。紡織物理Chap10織物的結構與性能一、織物的基24紡織物理Chap10織物的結構與性能

1、織物的拉伸（1）織物拉伸中的幾何結構變化（2）拉伸模量的估計情況A：情況B：情況C；情況D：情況E：（3）織物各方向上的模量式中，G為剪切模量；v12為織物的波松比；α為拉伸方向與經紗方向的夾角。紡織物理Chap10織物的結構與性能1、織物的拉伸25紡織物理Chap10織物的結構與性能

2、織物的彎曲與起拱（1）織物的彎曲

BF=nBy·（2）織物的起拱（Buckling）兩端握持的彈性體起拱的Euler表達，臨界起拱力為：其彎曲的曲線微分方程為：式中，P為壓縮力；s為沿彎曲線的距離，其給出了曲率半徑與彎矩M=P·y的關系，由此式經整理可變?yōu)椋杭徔椢锢鞢hap10織物的結構與性能2、織物的彎曲與起拱26紡織物理Chap10織物的結構與性能

3、織物的剪切伸長方向上的應變?yōu)棣牛辉L為l0,則伸長后的長度為：

l=l0(1+ε)。由于面積不變，垂直方向上長度的收縮應為：l0/(1+ε)，小變形時可近似為l0(1-ε)。

S=F-F′=F-Wtanθ

這只是特定變形角度下的靜態(tài)方程，如果連續(xù)觀察F作用下的位移dx和織物的向上收縮dy，即F力作功和重力W提升作功的差值為剪切變形功。由此：

Sdx=Fdx-Wdy=()dx

有效剪切力即為：S=，此式可以應用于織物的剪切作用分析。紡織物理Chap10織物的結構與性能3、織物27紡織物理Chap10織物的結構與性能

二、織物的耐久性耐久性質討論的是織物破壞的力學行為，其包括拉伸、撕裂、頂破、銳器割刺、沖擊、疲勞、磨損等機械的破壞，以及熱、光、電作用的降解、變形失效和擊穿破壞等。紡織物理Chap10織物的結構與性能二、織物的耐28紡織物理Chap10織物的結構與性能

1、拉伸斷裂與疲勞破壞

2、織物的雙軸向拉伸與頂破對球面膨脹：對圓柱膨脹：軸向應力σ1為：圓周向應力σ2為：

3、撕裂破壞由單縫撕裂作用的三角區(qū)來看，所得的最大張力值為：T===

當橫向A紗的斷裂強力為Ty時：Ty=紡織物理Chap10織物的結構