纤维弱节是影响纤维性能和质量的决定性因素,虽弱节的理论和测量方法已有报道,并有纤维弱节的理论与实践表征。但大多为棉、毛、涤、碳纤维的一般研究。而对于高性能纤维弱节研究,因为其本身结构较均匀,且与弱节相关的研究也是最近几年的事,所以很少有人对其讨论。 本课题以PBO纤维,Nomex纤维和锦纶三种高性能化纤作为研究对象,对它们的弱节从力学和形貌以及两这两种方法相结合的角度进行了系统的分析和讨论,具体内容如下: (1)利用显微CCD摄像测量测出每根纤维的最细处和断裂处的直径,并利用XQ-1纤维强伸度仪对三种单纤维进行拉伸,得到每根纤维相对应的拉伸性能。在此实验的基础上,可以得到三种纤维的断裂强度、断裂真应力、断裂比功和断裂伸长率的分布。特别是得到了纤维断裂应力和断裂真应力的分布,对纤维进行了一一对应的原位表征,改进了传统测量中只是把纤维的强力与纤维的平均线密度对应起来作相对比较的不足。 (2)对三种纤维各种断裂特征值的分布形式用LogNorman分布,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,纤维断裂强度符合Weibull分布,断裂真应力符合Lorentz分布,两者是完全不同的分布。Lorentz分布对各分布的适用性比较好。这同时说明了对纤维力学性能进行原位表征的重要性。 (3)设定了单纤维拉伸断裂特征值的临界值,求出了在某一特征值和临界值下的纤维的弱节率,然后对三种纤维的弱节率做了比较,得出三种纤维力学性能的相对强弱。可以发现,由不同的指标和临界值求出的弱节率在趋势上是一致的。三种纤维弱节率的情况是锦纶>Nomex纤维>PBO纤维。通过以设定的弱节率反求临界值的方法可以对不同种类的纤维或不同批次的同种纤维进行比较,尤其是当量化后,可以得出纤维弱节的多少与强弱。得出的结论跟上面结果相一致。