UHMWPE纖維繩索的紡織工藝和力學(xué)性能研究.pdf

1、摘要超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維是繼芳綸、碳纖維之后的第三大高性能纖維，具有高強(qiáng)度、高模量、抗沖擊、耐酸堿腐蝕、耐磨損、低密度等優(yōu)點(diǎn)，在軍事工業(yè)、航空領(lǐng)域、民用領(lǐng)域均有不可替代的作用，繩索是UHMWPE纖維的最大應(yīng)用領(lǐng)域之一。目前國內(nèi)對(duì)UHMWPE纖維繩索的相關(guān)研究還較少，主要對(duì)UHMWPE纖維擰絞繩的力學(xué)性能進(jìn)行了研究，對(duì)編織繩的研究很少，并且缺乏深入和系統(tǒng)的研究，為此本文對(duì)UHMWPE編織繩進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和分析。首先，對(duì)繩

2、索、UHMWPE纖維以及UHMWPE纖維繩索的特點(diǎn)、發(fā)展應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹，然后對(duì)不同細(xì)度的UHMWPE纖維復(fù)絲材料拉伸性能、蠕變性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)學(xué)模型的理論分析。表明UHMWPE纖維是目前用于繩索編織的最優(yōu)材料，具有質(zhì)量輕、高強(qiáng)度、高模量、低伸長(zhǎng)的特性。其次，對(duì)UHMWPE繩索結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并簡(jiǎn)單介紹了編織工藝過程。發(fā)現(xiàn)加捻捻度越低，繩索的強(qiáng)度越高，所以應(yīng)盡可能的采用低捻度或無捻度纖維減少纖維用量及拉伸強(qiáng)度的損失，捻度在1525捻／

3、m為宜。通過對(duì)原料復(fù)絲和繩索結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行理論研究，得到每股的復(fù)絲根數(shù)N與繩索直徑的關(guān)系方程：N=D262(COSOr／(d281么)，這為繩索的實(shí)際生產(chǎn)提供了理論公式，大大減少了繩索設(shè)計(jì)過程中的人力和時(shí)間，具有重要的實(shí)際意義。最后，探討繩索工藝參數(shù)對(duì)繩索力學(xué)性能的影響，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試及理論分析表明繩索的斷裂強(qiáng)力隨節(jié)距的增大而增大，但當(dāng)節(jié)距增大到一定數(shù)值后，繩索的強(qiáng)力逐漸趨向與某一定值；繩索的強(qiáng)力與繩索的結(jié)構(gòu)和直徑有關(guān)，通過對(duì)節(jié)距和直徑

4、比值與強(qiáng)力關(guān)系研究，發(fā)現(xiàn)繩索的節(jié)距與直徑的比值大于12時(shí)，繩索強(qiáng)力最佳，這對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中繩索的結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的意義和作用，可以很好的指導(dǎo)實(shí)踐；繩索經(jīng)過1000次的疲勞拉伸后的強(qiáng)力都高于疲勞前的強(qiáng)力，繩索斷裂強(qiáng)力的提高率甚至達(dá)到107％。關(guān)鍵詞：UHIdWPE纖維；繩索；編織工藝；結(jié)構(gòu)參數(shù)；力學(xué)性能certainvalueThetensilestrengthofropeiSatitbestwhentheratioofpitchanddi

5、ameterisgreaterthanorequalto12SoresearchingithasveryimportanttheoreticalsignificanceandpracticalvalueThecreepresistanceofropeanalysisdetectedgettingtheCreepcurvefittingequation，Wefoundthatthecreepofropemainlycausedbyordi