纤维集合体是由柔性纤维以一定的纺织成型制造方法而形成的结构稳定的纺织品总称。纤维集合体力学研究各类纺织品在外力场作用下的结构变形和破坏过程。本书在叙述纤维集合体发展历史的基础上，介绍纤维集合体的多尺度结构、结构表征指标和力学性质，以材料/结构/性质一体化设计为主线，着重阐述纤维集合体的结构力学分析建模方法、力学性质预测和纤维集合体结构设计。本书涉及的纤维集合体种类包括纤维、平行长丝纱、加捻长丝纱和智囊纤维纱，二维和三维机织物、针织物、编织物及其增强复合材料，以及非织造布等。本书描述纤维集合体及其力学特征优化设计的详细体系，进而应用于纺织工艺技术优化和纤维集合体复合材料细观结构设计。
本书适用于纺织科学与工程、纺织材料、以及对非线性柔性有兴趣的力学、复合材料等专业的高年级本科生和研究生教学或自学，也可为纺织行业的工程师进行纤维集合体设计提供参考。

绪论1
0.1纤维集合体概念及范畴1
0.2纤维集合体分类2
0.2.1纤维4
0.2.2长丝纱5
0.2.3短纤维纱线6
0.2.4变形纱8
0.2.5机织物9
0.2.6针织物10
0.2.7非织造布11
0.2.8编织物12
0.3纤维集合体力学发展历史沿革14
0.3.1机织物几何结构15
0.3.2机织物结构力学17
0.3.3非织造布21

1连续介质与纤维集合体31
1.1连续介质物质构成31
1.1.1基本概念32
1.1.2基本假设和发展历史32
1.2连续介质及其变形描述33
1.2.1应力应变定义33
1.2.2物体变形38
1.3纤维集合体构成和结构分级44
1.4从分子层级模拟纤维45
1.4.1构造、结构和性能45
1.4.2聚合物形式46
1.4.3天然纤维47
1.4.4人造纤维49
1.4.5无机纤维50
1.5纤维结构性能模拟50
1.5.1力学响应50
1.5.2其他性质52
1.6纱线结构性质模拟52
1.6.1纱线类型52
1.6.2纱线结构52
1.6.3纱线力学54
1.7织物结构性能模拟55
1.7.1机织与针织物结构55
1.7.2几何模型59
1.7.3力学模型67
1.8总结69

2纤维集合体力学基础73
2.1引言73
2.2纤维分类74
2.3纺织品和纺织复合材料功能74
2.4纤维结构建模76
2.4.1天然纤维结构建模77
2.4.2合成纤维结构78
2.5纤维几何结构统计模型81
2.5.1纤维长度分布81
2.5.2纤维直径分布83
2.5.3纤维横截面模型86
2.5.4纤维空间形状建模87
2.5.5外观轮廓建模90
2.6单纤维力学性质建模91
2.7纤维黏弹性97
2.7.1蠕变和松弛模型98
2.7.2无限单元模型100
2.7.3非线性模型101
2.7.4温度依赖性103
2.8纤维摩擦性能104
2.9纤维集合体模型106
2.9.1线性纤维集合体的不均匀性107
2.9.2混纺纤维性能110
2.9.3纤维集合体结构的力学性能112
2.10结论116

3纤维摩擦和纤维集合体压缩性质127
3.1纤维摩擦性质127
3.1.1引言127
3.1.2纤维、金属和聚合物的结构和性能差异128
3.1.3经典摩擦公式129
3.1.4纤维摩擦实验129
3.1.5摩擦行为结构模型130
3.1.6摩擦常数通用公式和结构133
3.1.7摩擦影响因素134
3.1.8实验结果研究135
3.1.9极端法向力下纺织品摩擦性质143
3.1.10羊毛纤维摩擦144
3.1.11纤维摩擦性质总结147
3.2纤维集合体压缩性质147
3.2.1羊毛压缩性概述——van Wyk压缩理论147
3.2.2纤维集合体压缩性质模型与数值模拟 153

4纱线拉伸性质181
4.1平行长丝纱181
4.2加捻长丝纱186
4.2.1应力分析方法187
4.2.2长丝纱线断裂过程特征200
4.3加捻短纤纱205
4.3.1短纤维纯纺纱 205
4.3.2短纤维混纺纱216

5纱线扭转性质223
5.1纤维扭转性质223
5.1.1纤维扭转刚度223
5.1.2扭转实验方法227
5.1.3纤维扭转破坏228
5.2长丝纱扭转性质229
5.2.1纤维弯曲对纱线扭转的影响229
5.2.2纤维扭转对纱线扭矩的影响234
5.2.3纤维拉伸对纱线扭矩的影响238
5.3短纤纱的扭转性质240

6机织物结构力学模型243
6.1机织物结构力学模型意义与目标243
6.2机织物力学性质243
6.2.1多尺度研究243
6.2.2纤维性能245
6.3机织物多尺度力学建模246
6.3.1几何模型246
6.3.2连续介质力学模型246
6.3.3离散法247
6.3.4半离散单元247
6.4机织物单胞和几何模型249
6.5机织物力学实验250
6.5.1双轴向拉伸测试250
6.5.2面内剪切测试251
6.5.3弯曲测试252
6.5.4横向压缩253
6.6机织物单胞变形细观尺度三维模型254
6.6.1本构模型254
6.6.2周期性对称边界条件256
6.6.3双轴向拉伸258
6.6.4面内剪切258
6.6.5横向压缩259
6.6.6渗透率计算260
6.7图像分析：全域数字图像相关法和X射线断层扫描260
6.7.1全域数字图像相关法260
6.7.2 X射线断层扫描260
6.8结论和展望262

7针织物建模与可视化269
7.1针织物结构

顾伯洪，东华大学纺织学院教授，主要研究纺织结构复合材料冲击动力学、纤维集合体多尺度结构/性能一体化设计，近5年内，在Philosophical Magazine等国际著名期刊上以第一或通讯作者发表的论文被科学引文索引（SCI）收录70余篇，著有《纺织结构复合材料冲击动力学》，指导的《三维纺织结构复合材料压缩性能的应变率效应及动态特性分析》获2009年全国百篇优秀博士学位论文；主持国家自然科学基金项目4项，任《复合材料学报》三届编委和中国复合材料学会两届理事，入选上海市曙光学者计划和教育部新世纪优秀人才支持计划。
孙宝忠，纺织材料专业博士，东华大学纺织学院教授；现任东华大学纺织学院高技术纺织品系副主任，轻质结构复合材料研究所副所长；主要研究纺织品结构和性能、轻质结构复合材料制备及力学、纤维集合体构造及力学、材料系统的频域分析、有限元计算和模拟等，近5年内发表国际SCI期刊论文60余篇，主持国家自然基金委、教育部、上海市科委、上海市教育发展基金委课题7项，先后获得“上海市晨光学者”“上海市青年科技启明星”“全国优秀博士学位论文奖”等荣誉。