纺织纤维的拉伸疲劳性质

由于纤维材料柔性的特点，纤维的拉伸疲劳、弯曲疲劳和扭转疲劳是研究较多的内容。对于拉伸疲劳测试，下图是典型的测试应力应变曲线。
6 Q* ~5 {6 I. M- j1 j4 {+ G

重复加载的几种模式

图（ａ）中材料在初始长度开始拉伸，拉伸伸长率是固定值。这种模式下的拉伸会使材料逐渐产生多余长度，使原来紧张拉伸的材料变得松垮，材料中的应力也逐渐松弛，随测试循环增加，材料内应力逐渐减低，即这种测试方式很难使材料疲劳破坏，除非施加的伸长接近材料的断裂伸长。图（ｂ）是材料每次循环产生的多余伸长释放，再施加相同的伸长率，使材料始终处于紧绷状态，并且每次循环后材料的应力逐渐增加。图是材料载荷循环测试方式，材料的应力上限维持不变，材料逐渐伸长失效，并且这种测试方式可以达到很高的加载频率（如５０Ｈｚ）。

2.常见纤维的疲劳失效寿命
# O8 n5 p) e; Y9 x在累积伸长加载方式下，常见纤维的疲劳失效寿命见表。

累积伸长循环测试下纱线疲劳破坏的平均循环次数

施加伸长（％）	２．５	５	７．５	１０	１２．５	１５
黏胶纤维（ａ）	７９	—	６	—	—
醋酯纤维	３２０００	５８	—	６	—	—
锦纶	—	—	＞５×１０５	１１０００	２２０	１２
涤纶	—	＞５×１０５	１６０００	１８	７	—
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注　（ａ）为４０％的纤维在５×１０５次循环时失效。

3.拉伸疲劳断口形态
无论是何种疲劳方式，纤维将表现出不同的疲劳破坏形态，即纤维的断口形态与一次性测试失效有明显不同的特征。
; x( Z8 G# \& m( S5 H# E如图1所示，纤维呈现端部被剥离撕裂的特征，主要是疲劳测试时出现横向细微裂纹，裂纹转向并沿长度方向扩展，直至纤维失效。通常一次性测试破坏纤维的表观呈现Ｖ形凹口破坏特征。

图1  锦纶６６拉伸疲劳失效的一对断口
（测试条件：载荷范围处于０～６０％断裂应力，加载频率为５０Ｈｚ，循环次数为５８０００

涤纶的拉伸疲劳断口形态如图2所示，并且其测试条件与图1中的锦纶一样，在图中表现出纤维的纵向劈裂扩展和表现的环状凹陷。

图2   涤纶拉伸疲劳破坏