急弹性变形、缓弹性变形、塑性变形、蠕变和松弛

发表于 2015-8-23 18:33:09

纺织材料在一定拉伸力的作用下，它的变形量（伸长率）与拉伸力成某种比例。但在此力连续作用过程中，变形量实际上并不恒定，而随时间不断变化。如图所示，在时间ｔ１时立即加上拉伸力ｐ１，这几乎是立即出现伸长变形ε１。从时间ｔ１开始，拉伸力ｐ１不变，但伸长变形却一直不断增加。如果拉伸力不去除，就会一直伸长下去以致最后断裂。从时间ｔ１到时间ｔ２，伸长ε２。如果到时间ｔ２处，立即全部去除拉伸力ｐ１，这时将立即产生一段回缩ε３。在ｔ２以后的时间内，拉伸力也不变（ｐ＝０），则纺织材料的拉伸变形仍在不断回缩（ε４）直到最后（极长时间后）仍有一些伸长量不能全部回缩而剩余下来，就是ε５。从这种典型的变化过程中可以看出，纺织材料的伸长变形可分为三类。
１．急弹性变形　
加上拉伸力，几乎立即产生的伸长变形（图中ε１）和除去拉伸力，几乎立即产生的回缩变形（ε３）。
２．缓弹性变形　
在拉伸力不变的情况下产生的伸长或回缩变形（ｐ＝ｐ１时的ε２，ｐ＝０时的ε４），是随时间变化的变形。
３．塑性变形　
受拉伸力作用时能伸长，但拉伸力除去后不能回缩的变形（ε５）。

蠕变图

发表于 2015-8-23 18:37:27

4.蠕变和松弛
在一定拉伸力作用下，变形随时间而变化的现象，称为蠕变。
另一种状态，在拉伸变形（伸长）恒定的条件下，内部应力即张力将随时间的延续继续不断地下降，这种现象称为松弛。松弛的基本情况，如下图所示。在时间ｔ１，立即产生伸长ε并保持不变，张力立即上升到Ｆ０，以后张力随时间的延续逐步下降。
纤维蠕变和松弛的基本原因在纤维的内部结构。在恒定拉伸力条件下，纤维内基原纤、大分子皱曲状态的伸展，特别是大分子链键长的伸长或缩短和键角的张开或收合，只需要极短的时间就可以完成，这就是急弹性变形。随着时间的延续，大分子主链局部旋转，使大分子伸展，微原纤间位置的调整和基原纤的取向度逐渐增加，特别是大分子在结晶区被抽拔滑动，从而使纤维长度不断伸长，呈现蠕变现象。因此，缓弹性变形也叫“黏弹性变形”或“流变”。在恒定拉伸变形条件下，随着黏弹性变形，各个大分子本身逐渐回缩皱曲，相邻大分子相互滑移错位，呈现出张应力逐渐下降的松弛现象。
纱线蠕变和松弛的原因基本上与纤维的相似，首先是因为纤维蠕变和松弛的存在，其次是因为纱线内纤维相互间也产生滑移和错位。

松弛图

发表于 2015-8-23 18:42:11

因为纤维蠕变和松弛的主要原因是大分子之间的滑移，所以影响大分子之间作用力的因素（如温度、回潮率等）都会影响蠕变和松弛。这方面的几个例子，如下面几幅图所示。由图中可以看出，许多种纤维（如棉、毛、涤纶等）在高温高湿条件下较易蠕变和松弛，所以常用高温高湿条件来消除内应力，例如针织或织造前蒸纱或纬纱给湿等。而涤纶拉伸变形时（特别在小变形时）松弛极少，所以它的回弹性和抗皱性特别好。

　单根毛纤维在不同负荷下的蠕变

单根毛纤维在不同温度下的蠕变

单根毛纤维在不同相对湿度下的松弛

涤纶在不同初拉伸下的松弛

发表于 2015-8-23 18:43:40

在进行正常拉伸试验时，如前已述，拉伸速度不同，拉伸时间将不同，出现的缓弹性变形量将有区别，因而拉伸图出现差别。这方面例子，如下图所示。

不同拉伸速度时锦纶６６的拉伸图

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