纺织工业生产中,通常将具有不同物理性能的纤维进行混纺以期达到某种特殊使用要求。混纺纱拉伸性能作为衡量其物理机械性能的重要指标,直接影响到以其为原料所制备而成的纺织品的最终服用性能和工业使用性能。一般,将混纺纱中各纤维的理论强度加和作为混纺纱理论强度,然而实际生产中混纺纱的强度通常达不到理论值。因此,如何最大化利用混纺纱中各纤维的强力以期纱线的拉伸断裂强度达最大值并满足应用需求是很多纱线生产厂家急需解决的问题。目前使用传统的纱线强力检测方法只能检测出该混纺纱线的断裂强力、断裂伸长等物理参数,无法确切地判断混纺纱断裂强力低且不匀的内部原因,因此,亟待提出新的检测手段与分析方法。随着科技的不断进步,声发射检测技术和盲源分离技术的快速发展,为直接从混纺纱线及其纤维材料拉伸断裂过程中采集有效信息,探究混纺纱线拉伸断裂机理和分析强力不匀的内在因素提供可能。本课题利用声发射检测技术先获取单一纤维在拉伸断裂过程中完整的声发射信号,基于各种纤维断裂的声发射特征频率等各不相同,选择HHT-ICA-FFT盲源分离算法对采集到的声发射信号进行处理并建立了几种纤维材料的声发射特征频谱,而后运用核密度估计的数学处理方法对信号进行筛选、处理,在对多组分单纤维的特征频率与目标混纺纱对比的分析结果上确定了混纺纱在拉伸过程中各组分纤维断裂先后顺序,推断拉伸过程中未断仅滑移的纤维,实现本课题的研究目标。本课题研究内容与取得的成果主要涉及以下六个方面:(1)在普通的电子织物强力仪上搭建了可检测纱线拉伸断裂声发射信号的测试装置,通过预实验确定了能满足后续分析要求的的采样频率。对纤维材料拉伸断裂声发射信号的处理过程探索出了EMD-ICA-FFT盲源分离算法,主要将经验模式分解和独立成分分析相结合提取纱线拉伸断裂的幅值谱,建立涤纶纤维、棉纤维、A纤维、B纤维、C纤维、D纤维六种纤维材料断裂声发射信号的特征频谱库。(2)课题为了验证EMD、ICA方法的盲源分离性能,利用涤纶、棉断裂声信号进行半仿真实验,模拟涤棉混纺纱断裂声发射信号,与真实涤纶纱、棉纱拉伸断裂声发射信号处理结果进行比较,半仿真结果表明该方法用于混纺纱拉伸断裂行为分析有真实可靠性,为课题实验的进行提供了依据。(3)提出核密度估计方法对幅值谱中包含的纱线拉伸断裂信息进行处理。采用核密度估计方法涤纶、棉纤维、A纤维、B纤维、C纤维、D纤维拉伸过程中声发射信号的特征频率进行概率密度估计,得出以下结论:拉伸过程中涤纶断裂的特征频率核心密度值为1.124×106 Hz,棉纤维断裂的特征频率核心密度值为1.104×106 Hz,A纤维断裂的特征频率核心密度值为2.408×106 Hz,B纤维断裂的特征频率核心密度值为2.282×106 Hz。C纤维断裂的特征频率核心密度值为2.122×106 Hz。D纤维断裂的特征频率核心密度值为2.21×106 Hz。(4)从各种纤维材料的拉伸断裂声发射特征频谱核密度估计分析结果可以得出:涤棉混纺纱以及四组分混纺纱拉伸过程的每一个时间段,其组分纤维的声发射特征频谱各不相同,可以用特征频率的核密度估计表征特征频率谱中各频段的出现密集程度。(5)从核密度估计角度可以说明涤棉混纺纱拉伸过程中,棉纤维比涤纶先发生断裂,集中断裂在主断裂区,而后还有再次发生断裂的现象;四组分混纺纱拉伸过程中,A纤维首先发生断裂,其次是D纤维发生断裂,D纤维在整个过程中均有断裂发生,B纤维断裂较少主要发生滑移,C纤维可能没有发生断裂。(6)在对四组分混纺环锭纱拉伸断裂机理的分析过程中结合了纤维力学实验、纤维摩擦实验以及纤维切片实验,从多个角度对研究结果进行辅证,证明了在四组分混纺纱的拉伸断裂过程中,部分D纤维先发生断裂,随后发生A纤维与其他纤维之间的滑移,随着拉伸的进行,A纤维开始断裂,在主断裂区后发生断裂较多,B纤维主要发生滑移,断裂较少,对混纺纱强力贡献较小,C纤维可能没有发生断裂,对混纺纱强力的贡献较小。