纤维的应力和疲劳检测是把握纺织品质量的重要环节。它直接涉及到纤维品质的定级以及终端应用，如服装、家用纺织品、汽车内饰件等多种用途。任何纺织品都要经过强度不断变化的应力反复作用，因此，纺织品的疲劳度的测试显得尤为重要。

　　印度纤维疲劳度研究的核心

　　工程纤维材料和工程纺织品结构在使用过程中需要经受不同强度的变动应力。如果应力很小，产生的交变加载和卸载通常会导致应力集中，从而大大降低织物的强度。由于累计磨损的缘故，随着应力循环次数的增加，纤维抵抗外力的强度就会逐渐减退。当承受的交变应力远小于其静载下的强度极限时，损坏就有可能发生，我们称之为疲劳损坏。

　　疲劳损坏对产品的质量和市场前景带来重大影响，如服装面料、家居陈设、汽车内饰材料、以及工业纺织品应用中的输送带等等，都同样如此。对稳定性较高的复丝纱而言，抗疲劳性的强弱直接影响其加工性能的高低。在浆纱的织造以及复丝纱的变形和扭曲加工过程中，我们均可见其效果。最终的稳定性仍与单根纤维和长丝的疲劳性密切相关。

　　随着大量新型纤维不断应用于服装面料和其他工业，全球各地纺织学家们对纤维的疲劳特性研究产生了浓厚的兴趣，而印度的纺织纤维工业是世界上开展纤维疲劳检测较早和较深入的国家之一。印度业界认为，纺织纤维本身没有多大的弹性区间，因此通过寻求导致损坏的周期载荷直接效果获取疲劳测试结果便成其为主要方法。1993年，印度纺织专家安南吉华拉（Anandjiwala）等人提出，在周期载荷下，拉伸压缩应力和弯曲应力产生的磨损性疲劳破坏应有三个衡量准则：1.疲劳失效；2．力学性能损耗；3.外观损伤。疲劳失效通常是在周期性疲劳引发的累积破坏达到极限时，纱线应力超出许用应力所导致的失效；而力学性能损耗则是在力学性能损耗（通常为抗张强度）产生疲劳寿命和后果之前，纱线应力通常达到周期性疲劳承受的已知数值；而外观损伤则是在纱线细微结构的基础上，根据疲劳损坏的影响方式和影响程度得出定性数据，由此可以对不同种类纤维的抗疲劳性得出结论和比较。这或许已成为印度纺织品疲劳度研究的核心点。

　　多种循环拉伸加载方法的诞生

　　纤维断裂的条件可通过各种方法测量出来。为了便于分类，他们一般分为循环拉伸加载的正常断裂负荷值范围（0%~50%）；在测量用滚柱上方前后向摆动引发的挠曲、纤维应力超限、表面摩擦；双轴滚柱旋转。

　　1963年，循环拉伸加载技术由印度人布斯（Booth）和 赫尔勒（Hearle）首次用于纤维疲劳测量。用双夹提取样件进行，其中一个夹钳用于变位循环。这种方法的缺陷在于样件由于未完全恢复导致应力松弛加剧，在每次应力循环中，大部分样件不再经受张力载荷。只有当强张力超出许用范围时才会肉眼见到纤维断裂。

　　为了克服纤维断裂，印度研究人员采用了一种累积张力循环技术。在每次张力循环结束时，这种技术可抑制应力松弛，并为下一次循环加上固定的张力以助样件应力恢复。这种方法使纤维在循环时更易观察。1970年和1971年，赫尔勒与其他检测技术人员分别在他们的实验仪器中将此种方法确定为主要检测方法之一并将其奉为准则。此后，这种方法开始在印度纺织业界推广开来。具体做法是，首先用两组夹钳夹住纤维，其中一组在0-10kHz频率下与运行中的振动器相连，在50kHz频率时发生3毫米的位移。上方夹钳与压电传感器相连，在悬梁上方将单臂电桥与之粘合。通过此种方法，在纤维配比的周期载荷和平均载荷上，由此电子信号提供了分析数据。

　　1974年，印度另一专家也使用了此项弯曲断裂测试技术，即将样件一端固定在悬挂振动器轴夹钳上，结果纤维在大约2毫米的振幅中挠曲变形。1983年，印度工程师就开发出一种设备，它能设在受控温度和某特定化学环境下，通过引力作用在任意结构下产生循环摩擦，从而在长丝、纱线或织物条纹上施加恒定的轴向拉伸载荷。这种作用使纤维原料在加工的同时，能模拟应力的拉伸、弯曲、磨损承受力。1993年，印度研究人员依据疲劳失效、磨损率、外观损伤三个标准，在纤维循环延长及磨损的情况下使用一种称为苏尔泽•卢蒂（Sulzer-Ruti）的网络检测器，对稳定性高的纱线（经纱）的疲劳性进行了深入研究。此后，印度另一专家詹姆士.里昂斯（James Lyons）研究出新的试验方法，即使用上下两个活栓悬挂好纤维，底部的夹钳用两个把手支撑。略低一些的把手通过可调整的滑块在竖直摆动中运行，这种循环作用属于恒位移试验法之一——振幅的扭曲疲劳试验。此后，其他印度纤维测试专家在纤维样品中使用挠曲疲劳试验的方法对正反替代的扭转形变进行反复研究。使用频率最高的方法是，使长度为10厘米的纤维在恒定拉伸力的作用下进行扭转试验以判断纤维是否断裂。由此，印度专家发明了一种轴旋转检测技术。即让纤维通过可变抗扭形变进行轴旋转。在扭转和拉伸模式的结合中形成提供的纤维疲劳监测数据。此后，他们又设计出一套专用于压缩型扭曲的纤维试验的设备。这种作用模式使两端纤维疲劳能轻易观察到，能在压缩性轴向载荷下产生扣环。他们又相继开发出一种弯曲断裂测试技术。这不仅提高了纱线循环拉伸引起的耐磨性和疲劳性的测试的准确性，也扩大了纤维循环弯曲产生的应力疲劳的分布。

　　双轴旋转检测技术

　　在所有的疲劳试验技术中，最有效的便是双轴试验。它能有效地结合循环弯曲和扭转，获得相应结果。目前，因为这种方法经多重分裂产生纤维断裂后，与实际使用中产生的断裂相仿。因此在观察纺织品纱线加工中，双轴旋转技术更受青睐。双轴旋转意味着纤维在弯曲构型中进行轴向旋转。但印度专家并未就此止步，1980年，一名叫卡利尔的专家提出检测设备的数种方法。其中有一方法是，因单根长丝的粗纤维可轻而易举地扭弯并钳住，以至于可将两端纤维旋钮在一起。这种方法导致应力拉伸和压缩的预期变更，但并不适合直径纤度为10微米的细丝。

　　自由双轴旋转技术

　　应力拉伸和压缩的预期变更并不适合直径纤维为10微米的细丝。另一方法是，作者克服了第一种方法的弊病，在此基础上采用小曲率半径作用力，通过一定张力让纤维通过辊轴或金属丝，从而纤维的一端受到扭转并承受悬重而产生应力拉伸。

　　单向驱动的辊柱旋转技术

　　1979年，印度专家卡利尔与赫尔勒进一步深入研究。试验方法的突出特点在于纤维样品的末端在90度方向用两个夹钳钳住彼此。纤维受力，辊上产生弯曲，通过其中的一个钳轴，在它悬重张力下进行轴向移动，将纤维放置于恒定张力下。夹钳此时以同样速度和方向旋转对纤维净捻度没有影响。这个检测结果与旋转时受压缩和伸长变更控制的辊有关联。这种疲劳作用最终导致纤维断裂，从而获得数据。
1979年，赫尔勒与其他专家再次研发出一套更先进的设备。纤维张力更易控制，受控于辊——相连于固定在变相测量器上的悬臂上。接着，另一种技术也在印度问世，其遵循的检测原则类似，但与钳轴平行排列。这种应力张拉的连带效应为：它允许纤维在辊周围有8度角的弯曲，纤维长度在700-1700间变更。系统中，纤维样件末端与两夹钳轴相连。此外，另一套新的张拉系统也已发明成功，系统中的辊安装在线偏振光束之上，能够沿不锈钢轴在轴承上自由垂直移动。这样一来，只需简单的增加重力便能测试其张力。但这种方法使辊弯曲旋转的纤维产生拉伸-压缩，本身会导致纤维损坏。

　　形成断裂数据的影响因素

　　既然测量纤维断裂的方法各有不同，那么测试获得的数据反映的特性也各异，这合乎逻辑，而获得的循环数据则是能反映纤维断裂最普遍的判定方法。由此，可以看出，影响疲劳寿命的因素主要有下列这些：

　　1．纤维本身的韧性。研究发现，纤维加工中形成的韧性越强，纤维的寿命也越长，而聚丙烯纤维相对于尼龙和聚酯而言韧性则更强。随后，又有人称，棉纤维细胞壁厚度对其寿命的影响非常明显。

　　2．环境温度的影响。随着温度的升高，尼龙的疲劳寿命表现出下降的趋势。也有其他研究获得相同结论，即随着温度的升高聚酯和单根尼龙长丝的疲劳寿命下降。

　　3.相对湿度的影响。印度技术专家通过改变相对湿度，分别发现，不同的湿度会影响聚酯和尼龙丝的疲劳寿命。然而聚酯单长丝纤维的疲劳温度在湿度的每个水平阶段保持稳定，而尼龙单丝的疲劳寿命则在循环疲劳中随着湿度逐渐从50%增至100%，温度从0℃ 升至200 ℃，疲劳寿命则表现出下降的趋势。

　　4.pH值的影响。1977年，赫尔勒证明，尼龙纤维的pH值（0~14）在6.6 pH区间，其结论为：若pH值在0~2之间，尼龙的疲劳寿命有了明显的增加。实际上，早在1952年，一位专家在对碳化参数为46的羊毛样品进行研究之后推断出：碳化纤维比加工后的纤维在挠曲疲劳抵抗力上较小。

　　5. 墨塞丝光处理的影响。由于纤维加工技术的改进以及受控纤维中的许多弱项移除，纤维挠曲疲劳寿命的长短也受丝光工艺的影响。实验证明，加工工艺可缩短也可延长纤维的寿命。

　　6.树脂的影响。纤维加工过程中会加进一些树脂。据印度专家研究指出，树脂加工会明显降低棉纤维的疲劳寿命。

　　7.水份的影响。研究表明，水分对pH值具有至关重要的影响，对尼龙纤维、棉纤维、聚酯、尼龙单根长丝的疲劳性都有影响，只是影响的程度有所不同。但是，印度专家认为，未经加工的棉纤维在水中的寿命明显长于在空气中的寿命。尽管丝光工艺纤维的寿命在水中和空气中相同，但仍旧高于未加工的浸水棉纤维两倍多。但浸泡在海水中的聚酯和尼龙长丝的疲劳寿命要短于蒸馏水中的寿命。而棉纤维置于空气中的寿命长于在潮湿条件下的寿命。

　　疲劳性技术研究在纺织工业中的应用

　　印度的检测疲劳性能的常规实验方法，是在有一定应力/张力作用下，进行周期性负载试验。这种方法在日常生产应用中可处处体现出来。在纺织加工中，拉伸疲劳会产生经纱断裂。这种机械挠曲因素对纺织物磨损影响很大，其纤维的挠曲疲劳寿命与磨损密切相关。例如，地毯的磨损主要是由挠曲疲劳而产生纤维断裂。

　　轮胎在使用时也须经受不同湿度与温度条件下的周期性应力和不平等应力、应力松弛、应力压缩等影响；因此轮胎帘布的抗疲劳性强弱在轮胎性能中尤为重要，因为轮胎的补强性能在机动车的结构负荷中属于主要因素。

　　洗衣和上浆也对疲劳性起着决定性作用，这些加工能改变衣物的绝缘性以及透气性。传送带循环产生的应力和张力疲劳性在高模量夹层中恶化，导致疲劳损坏在船舶拖载和停泊后的拉扯中发生。疲劳损坏也会在纺织机构中变坏，包括纤维的扭曲、交织相互影响或缠结。局部变形通常也是由于应力拉伸、弯曲度、侧压力、切力、不弯曲等因素结合所致。

　　复丝在变形和扭曲操作中的疲劳损坏性能，在不同强度的应力反复作用下， 纤维的疲劳性对众多终端产品的应用十分重要，例如：服装面料、家居陈设、汽车装饰材料、以及其他工业织品应用。

　　稳定性高的纱线在周期性拉伸并受损的影响下，其拉伸疲劳性能也可通过其他方法检测出来，纱线的抗疲劳检测尺度还包括断裂、损伤率、外观视觉等等。印度纤维疲劳性检测技术具有一定参考价值，其中阐述的几种疲劳影响因素普遍存在于纺织纤维各个领域，因此它对我们研究如何提高纤维的检测技术以及产品的质量都有重要意义。