【集萃網(wǎng)觀察】纖維的應(yīng)力和疲勞檢測是把握紡織品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。它直接涉及到纖維品質(zhì)的定級以及終端應(yīng)用，如服裝、家用紡織品、汽車內(nèi)飾件等多種用途。任何紡織品都要經(jīng)過強度不斷變化的應(yīng)力反復(fù)作用，因此，紡織品的疲勞度的測試顯得尤為重要。

　　印度纖維疲勞度研究的核心

　　工程纖維材料和工程紡織品結(jié)構(gòu)在使用過程中需要經(jīng)受不同強度的變動應(yīng)力。如果應(yīng)力很小，產(chǎn)生的交變加載和卸載通常會導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而大大降低織物的強度。由于累計磨損的緣故，隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加，纖維抵抗外力的強度就會逐漸減退。當(dāng)承受的交變應(yīng)力遠小于其靜載下的強度極限時，損壞就有可能發(fā)生，我們稱之為疲勞損壞。

　　疲勞損壞對產(chǎn)品的質(zhì)量和市場前景帶來重大影響，如服裝面料、家居陳設(shè)、汽車內(nèi)飾材料、以及工業(yè)紡織品應(yīng)用中的輸送帶等等，都同樣如此。對穩(wěn)定性較高的復(fù)絲紗而言，抗疲勞性的強弱直接影響其加工性能的高低。在漿紗的織造以及復(fù)絲紗的變形和扭曲加工過程中，我們均可見其效果。最終的穩(wěn)定性仍與單根纖維和長絲的疲勞性密切相關(guān)。

　　隨著大量新型纖維不斷應(yīng)用于服裝面料和其他工業(yè)，全球各地紡織學(xué)家們對纖維的疲勞特性研究產(chǎn)生了濃厚的興趣，而印度的紡織纖維工業(yè)是世界上開展纖維疲勞檢測較早和較深入的國家之一。印度業(yè)界認為，紡織纖維本身沒有多大的彈性區(qū)間，因此通過尋求導(dǎo)致?lián)p壞的周期載荷直接效果獲取疲勞測試結(jié)果便成其為主要方法。1993年，印度紡織專家安南吉華拉（Anandjiwala）等人提出，在周期載荷下，拉伸壓縮應(yīng)力和彎曲應(yīng)力產(chǎn)生的磨損性疲勞破壞應(yīng)有三個衡量準(zhǔn)則：1.疲勞失效；2.力學(xué)性能損耗；3.外觀損傷。疲勞失效通常是在周期性疲勞引發(fā)的累積破壞達到極限時，紗線應(yīng)力超出許用應(yīng)力所導(dǎo)致的失效；而力學(xué)性能損耗則是在力學(xué)性能損耗（通常為抗張強度）產(chǎn)生疲勞壽命和后果之前，紗線應(yīng)力通常達到周期性疲勞承受的已知數(shù)值；而外觀損傷則是在紗線細微結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)疲勞損壞的影響方式和影響程度得出定性數(shù)據(jù)，由此可以對不同種類纖維的抗疲勞性得出結(jié)論和比較。這或許已成為印度紡織品疲勞度研究的核心點。

　　多種循環(huán)拉伸加載方法的誕生

　　纖維斷裂的條件可通過各種方法測量出來。為了便于分類，他們一般分為循環(huán)拉伸加載的正常斷裂負荷值范圍（0%~50%）；在測量用滾柱上方前后向擺動引發(fā)的撓曲、纖維應(yīng)力超限、表面摩擦；雙軸滾柱旋轉(zhuǎn)。

　　1963年，循環(huán)拉伸加載技術(shù)由印度人布斯（Booth）和赫爾勒（Hearle）首次用于纖維疲勞測量。用雙夾提取樣件進行，其中一個夾鉗用于變位循環(huán)。這種方法的缺陷在于樣件由于未完全恢復(fù)導(dǎo)致應(yīng)力松弛加劇，在每次應(yīng)力循環(huán)中，大部分樣件不再經(jīng)受張力載荷。只有當(dāng)強張力超出許用范圍時才會肉眼見到纖維斷裂。

　　為了克服纖維斷裂，印度研究人員采用了一種累積張力循環(huán)技術(shù)。在每次張力循環(huán)結(jié)束時，這種技術(shù)可抑制應(yīng)力松弛，并為下一次循環(huán)加上固定的張力以助樣件應(yīng)力恢復(fù)。這種方法使纖維在循環(huán)時更易觀察。1970年和1971年，赫爾勒與其他檢測技術(shù)人員分別在他們的實驗儀器中將此種方法確定為主要檢測方法之一并將其奉為準(zhǔn)則。此后，這種方法開始在印度紡織業(yè)界推廣開來。具體做法是，首先用兩組夾鉗夾住纖維，其中一組在0-10kHz頻率下與運行中的振動器相連，在50kHz頻率時發(fā)生3毫米的位移。上方夾鉗與壓電傳感器相連，在懸梁上方將單臂電橋與之粘合。通過此種方法，在纖維配比的周期載荷和平均載荷上，由此電子信號提供了分析數(shù)據(jù)。

　　1974年，印度另一專家也使用了此項彎曲斷裂測試技術(shù)，即將樣件一端固定在懸掛振動器軸夾鉗上，結(jié)果纖維在大約2毫米的振幅中撓曲變形。1983年，印度工程師就開發(fā)出一種設(shè)備，它能設(shè)在受控溫度和某特定化學(xué)環(huán)境下，通過引力作用在任意結(jié)構(gòu)下產(chǎn)生循環(huán)摩擦，從而在長絲、紗線或織物條紋上施加恒定的軸向拉伸載荷。這種作用使纖維原料在加工的同時，能模擬應(yīng)力的拉伸、彎曲、磨損承受力。1993年，印度研究人員依據(jù)疲勞失效、磨損率、外觀損傷三個標(biāo)準(zhǔn)，在纖維循環(huán)延長及磨損的情況下使用一種稱為蘇爾澤·盧蒂（Sulzer-Ruti）的網(wǎng)絡(luò)檢測器，對穩(wěn)定性高的紗線（經(jīng)紗）的疲勞性進行了深入研究。此后，印度另一專家詹姆士.里昂斯（JamesLyons）研究出新的試驗方法，即使用上下兩個活栓懸掛好纖維，底部的夾鉗用兩個把手支撐。略低一些的把手通過可調(diào)整的滑塊在豎直擺動中運行，這種循環(huán)作用屬于恒位移試驗法之一——振幅的扭曲疲勞試驗。此后，其他印度纖維測試專家在纖維樣品中使用撓曲疲勞試驗的方法對正反替代的扭轉(zhuǎn)形變進行反復(fù)研究。使用頻率最高的方法是，使長度為10厘米的纖維在恒定拉伸力的作用下進行扭轉(zhuǎn)試驗以判斷纖維是否斷裂。由此，印度專家發(fā)明了一種軸旋轉(zhuǎn)檢測技術(shù)。即讓纖維通過可變抗扭形變進行軸旋轉(zhuǎn)。在扭轉(zhuǎn)和拉伸模式的結(jié)合中形成提供的纖維疲勞監(jiān)測數(shù)據(jù)。此后，他們又設(shè)計出一套專用于壓縮型扭曲的纖維試驗的設(shè)備。這種作用模式使兩端纖維疲勞能輕易觀察到，能在壓縮性軸向載荷下產(chǎn)生扣環(huán)。他們又相繼開發(fā)出一種彎曲斷裂測試技術(shù)。這不僅提高了紗線循環(huán)拉伸引起的耐磨性和疲勞性的測試的準(zhǔn)確性，也擴大了纖維循環(huán)彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力疲勞的分布。