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纤维弱节是影响纤维性能和质量的决定性因素，弱节的表征理论和测量方法一直是弱节研究的难点。虽已有多种纤维结构弱节的表征与测试方法的报道，但包括OFDA系列、SIFAN、OM+XQ等测量技术，都存在着轮廓提取精度偏低，测量过程耗时等问题。本文设计单纤维轮廓与力学行为分析仪——FiPTA，为纤维弱节的表征提供一种客观、可靠、简便的技术与方法。并在此基础上表征羊毛、Kevlar129以及碳纤维的弱节特征。具体内容如下：(1)通过硬件与软件的优化与设计，FiPTA能实现纤维夹持旋转，消除纤维扭转，多角度扫描，提起轮廓参数，定位纤维细点，拉伸纤维，捕捉断裂点等功能，这些功能使FiPTA能原位组合表征单纤维的轮廓形态与力学行为。(2)通过实验，证明了FiPTA的力学测量与位移测量的稳定性，扫描测试与力学测试的精度，均符合或高于单纤维测试标准的要求的；标定了FiPTA的操作参数，揭示了扫描速度与轮廓提取精度之间的关系，为FiPTA扫描速度的标定提供依据。(3)基于FiPTA，对羊毛、Kevlar129以及碳纤维三种纤维的轮廓形态与力学性能进行组合测量。在同样的条件下，测试根数可以大大减少。FiPTA能准确的定位纤维的细点，克服单侧轮廓测量中出现的多个细点而无法确定真实细点的问题。而且采用临界应力临界应变、平均应力临界应变两个判断方法的判定纤维的断裂类型具有很好的一致性。能提高纤维各种断裂形式的判定准确性，降低漏判、误判。三种纤维断裂大多发生在细点处，羊毛纤维断裂受形态影响的程度最高，然后是kevlar129、碳纤维，而断裂受内部结构影响的程度则相反，碳纤维弱节断裂率最高，然后是kevlar129、羊毛纤维。(4)基于FiPTA，对三种纤维各种断裂特征值的分布形式用Gauss分布，Lorentz分布和Weibull分布进行了拟合，并得出了各种拟合的相关系数和对各种拟合函数适用程度。大体来说，羊毛纤维的断裂特征值分布具有柔性纤维的特征，其断裂强力、断裂应力以及断裂伸长率服从Gauss分布，而断裂功服从Lorentz分布，而kevar129、碳纤维的断裂特征值分布具有脆性纤维的特征，均服从Weibull分布，而且碳纤维的拟和效果好于kevlar129。(5)基于FiPTA，对纤维的断裂断口与拉伸曲线进行组合分析，得到了羊毛纤维、Kevlar以及碳纤维弱节的结构特征。羊毛纤维的弱节特征与报道过的结果具有很好的一致性。这证明了FiPTA表征纤维弱节的可靠性。对于Kevlar129其弱节断裂形式包括主条撕裂断裂与多条撕裂断裂。弱节的结构特征表现为撕裂带的相对大小，撕裂条带数量，撕裂条带断面的光滑程度，断口区域；断口的特征与纤维力学特征具有很好的一致性。对于碳纤维弱节断裂特征较多为平面垂直断口、倾斜断口以及符合形阶梯形断口，三类断口的弱节特征表现为低强、中强、高强。