三、力学性能
纤维在各种外力作用下所呈现的特性称为力学性能。服用纤维在加工及使用过程中，会受到拉伸、弯曲、扭转、摩擦、压缩、剪切等各种外力的作用，从而会相应地产生各种变形，直接影响了服装的服用价值。因此研究纤维的力学性能对服装加工及使用具有重要意义。
（一）拉伸性能
纤维在拉伸外力作用下产生的应力—应变关系称为拉伸性能。表示纤维在拉伸过程中的负荷和伸长的关系曲线称为纤维的负荷—伸长曲线。它是以负荷为纵坐标，伸长为横坐标作得的拉伸过程图。可以通过负荷—伸长曲线的基本形态来分析纤维的拉伸断裂特征。由于负荷大小与纤维细度有关，对同种材料而言，试样越粗，负荷也越大；而伸长大小与纤维试样长度有关，所以负荷—伸长曲线对不同粗细和不同试样长度的纤维没有可比性。除此之外，拉伸曲线还有应力—应变曲线。它是将负荷除以试样的线密度（或横截面积）得到的比应力（或应力）作为纵坐标，将伸长除以试样长度得到的应变（或以百分率表示的伸长率）作为横坐标而作出的。应力—应变曲线在相对负荷单位统一和材料密度相同的基础上，对各种纤维才有可比性。常用的拉伸性能指标主要有强力、强度、断裂伸长率、初始模量、屈服点等。
1.强力 强力是指纤维受力拉伸至断裂时所能承受的最大负荷，也称为绝对强力或断裂强力。单位为牛顿（N）或厘牛（cN）。强力与纤维的粗细有关，不同粗细的纤维，其强力没有可比性。
2.强度 强度是用于比较不同粗细纤维的拉伸断裂性质的指标。根据采用的线密度指标不同，常用的强度指标主要有断裂强度、断裂应力和断裂长度。
（1）断裂强度（相对强度）。断裂强度是指每特纤维所能承受的最大拉力，单位为N/tex，常用cN/dtex。其计算公式为：
式中：PTt——线密度制纤维的断裂强度，N/tex；
PD——纤度制纤维的断裂强度，N/旦；
P——纤维的强力，N；
Tt——纤维的线密度，tex；
ND——纤维的纤度，旦。
（2）断裂应力（强度极限）。断裂应力是指纤维单位截面上能承受的最大拉力，单位为N/mm2（即兆帕，MPa）。其计算公式为：
式中：σ——纤维的断裂应力，MPa；
S——纤维的截面积，mm2。
（3）断裂长度。断列长度是指设想将纤维连续地悬挂起来，直到它因自身重力而断裂时的长度，单位为km。其计算公式为：
式中：Lp——纤维的断裂长度，km；
g——重力加速度，9.8m/s2；
Nm——纤维的公制支数。
纤维强度的三个指标之间的换算关系式为：
式中：γ——纤维的密度，g/cm3。
根据这些换算式可以看出，相同的断裂强度和断裂长度，其断裂应力还随纤维的密度而异，只有当纤维密度相同时，断裂强度和断裂长度才具有可比性。
3.断裂伸长率 纤维拉伸时产生的伸长占原来长度的百分率称为伸长率。纤维拉伸至断裂时所产生的伸长值称为断裂伸长，也称绝对伸长。纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断裂伸长率，它表示纤维承受拉伸变形的能力。其计算式为：
式中：εp——纤维的断裂伸长率（％）；
La——纤维断裂时的长度，mm；
L0——纤维加预张力伸直后的长度，mm。(https://www.daowen.com)
几种常见纤维的断裂强力和断裂伸长率见表2－3。
表2－3 几种常见纤维的拉伸性能指标
续表
4.初始模量 初始模量是指纤维拉伸曲线上起始部分直线段的应力与应变的比值。如图2－1在负荷—伸长曲线起始直线段上任取一点M，根据该点的纵、横坐标值和纤维的细度、试样长度，可求得其初始模量。计算公式为：
式中：E——纤维的初始模量，N/tex；
P——M点的负荷，N；
ΔL——M点的伸长，mm；
L——试样长度，即强力机上下夹持器间的距离，mm；
Tt——试样细度，tex。
图2－1 纤维负荷—伸长曲线
如果拉伸曲线上起始段的直线不明显，可取伸长率为1％时的一点来求初始模量，但纤维拉伸前，必须处于伸直状态，即有初张力。
初始模量的大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程度，即纤维的刚性。纤维的初始模量大，则纤维在小负荷作用下不易变形，刚性较好，其制品比较挺括；反之，初始模量小，制品比较柔软。
5.屈服应力与屈服伸长率 在纤维的拉伸曲线上，曲线的倾斜度由大转向较小时，表示材料对于变形的抵抗力逐渐减弱，该转折点称为屈服点。屈服点处所对应的应力和伸长率就是屈服应力和屈服伸长率。
纤维在屈服点以前产生的伸长变形大部分是可以恢复的急弹性变形，而屈服点以后产生的伸长变形中，有很大一部分是不可恢复的塑形变形。一般屈服点高，即屈服应力和屈服伸长率大的纤维，不易产生塑性变形，拉伸回弹性较好，其服装面料的尺寸稳定性较好。
（二）拉伸变形与弹性
1.拉伸变形 纤维受拉伸后产生变形，去除外力后变形并不能全部恢复。因此，纤维的变形包括可回复的弹性变形和不可回复的塑性变形。而弹性变形又可分为急弹性和缓弹性两部分。纤维的变形能力与纤维的内部结构关系密切。
（1）急弹性变形。急弹性变形是指纤维在外力作用下几乎立即产生伸长变形，而外力去除后，会立即产生回复的这部分变形。
（2）缓弹性变形。缓弹性变形是指当外力去除后，纤维能缓慢回复的这一部分变形。缓弹性变形的回复过程较慢。
（3）塑性变形。塑性变形是指当外力去除后，不能回复的这一部分变形。它是由于在外力作用下，纤维大分子链节产生了不可逆的移动而引起的大分子间不可回复的变形。
纤维变形的三种组分是同时进行的，而且各自的速度不同。急弹性变形的变形量不大，但发展速度很快；缓弹性变形以比较缓慢的速度逐渐发展，并因分子间相互作用条件的不同而变化甚大；塑性变形必须克服纤维中大分子之间更多的联系作用才能发展，因此比缓弹性变形更加缓慢。外力停止作用后，两种可逆变形以不同的速度同时开始消失。塑性变形不可逆，因为在外力去除后，没有促使这种变形消失的因素。
2.弹性 弹性是指纤维变形的回复能力。表示弹性大小的常用指标是弹件回复率（或称回弹率），是指急弹性变形和一定时间内可恢复的缓弹性变形之和占总变形的百分率，其计算公式为：
式中：Re——纤维的弹性回复率（％）；
L0——纤维的初始长度，mm；
L1——纤维加负荷伸长的长度，mm；
L2——纤维去负荷再加预张力后的长度，mm。
弹性回复率是在指定的条件下测定计算得到的，如加负荷情况、负荷作用时间、去负荷后变形恢复时间等，因此，它是一个条件值。不同条件下测得的弹性回复率没有可比性。相同条件下测得的弹性回复率越大，表示纤维弹性越好，变形回复能力强，而且纤维耐磨、耐疲劳，其服装制品也较为耐穿。几种常见纤维的弹性回复率见表2－3。
（三）纤维的疲劳
高分子纤维材料在外力作用下发生变形时，其变形不仅与外力的大小有关，同时也与外力作用的延续时间有关。
纤维在一恒定的拉伸外力作用下，变形随受力时间的延续而逐渐增加的现象称为蠕变。即使是较小的外力但长时间的作用在纤维上，也会由于蠕变而使伸长率不断增加，最后导致纤维的断裂，这种现象称为纤维的疲劳。在拉伸变形恒定的条件下，纤维内的应力随着时间的延续而逐渐减小的现象称为应力松弛。
纤维材料的蠕变和应力松弛是一个性质的两个方面，都是由于纤维中大分子重排所引起的。蠕变是由于随着外力作用时间的延长，不断克服大分子间的结合力，使大分子逐渐沿着外力方向伸展排列，或产生相互滑移而导致伸长增加，增加的伸长基本上都是缓弹性变形和塑性变形。应力松弛是由于纤维发生变形时具有内应力，使大分子逐渐重新排列，在此过程中部分大分子链段间发生相对滑移，逐渐达到新的平衡位置，形成新的结合点，从而使内应力逐渐减小。
纤维的疲劳有两种情况：一种是静止疲劳，对纤维施加不大的恒定拉伸力，开始时纤维伸长较快，然后伸长速度逐步趋缓，直到伸长趋于不明显，当达到一定时间后，纤维在最薄弱处发生断裂。施加的外力较小时，静止疲劳断裂所需的时间较长；另一种是多次拉伸疲劳，纤维经受多次加负荷、去负荷的反复循环作用，因为塑性变形的逐步积累，纤维内部局部损伤，形成裂痕，最终被破坏。
从上述纤维疲劳的两种情况可以看出，纤维在经受外力作用时，即使受力不大，但如果作用时间长或反复作用，都可使纤维产生疲劳破坏。因此在使用时，减少外力作用时间或减少外力作用次数，增加纤维回复变形的机会就可使纤维及其制成品获得更长的使用寿命。
服装在穿着过程中，会经常承受各种强度不大的外力作用而导致疲劳，如能保持衣服勤洗勤换，为其提供更多的缓弹性变形回复的机会，就会使衣服具有较好的保形性而且较为耐穿。