玻璃应力测试
4页1、材料工艺实验指导书 1 实验实验 4 玻璃内应力测定玻璃内应力测定 1 目的意义目的意义 1.1 1.1 意义 意义 由于生产工艺的特殊性,在制作完成后的玻璃制品中还或多或少地存在内应力。在玻璃成型过 程中,由于外部机械力的作用或冷却时热不均匀所产生的应力称为热应力或宏观应力。在玻璃内部 由于成分不均匀而形成的微不均匀区所造成的应力称为结构应力或微观应力。在玻璃内相当于晶胞 大小的体积范围内所存在的应力称为超微观应力。由于玻璃的结构特性,其中的微观与超微观应力 极小,对玻璃的机械强度影响不大。影响最大的是玻璃中的热应力,因为这种应力通常是极不均匀 的,严重时会降低玻璃制品的机械强度和热稳定性,影响制品的安全使用,甚至会发生自裂现象。 因此,为了保证使用时的安全,对各种玻璃制品都规定其残余的内应力不能超过某一规定值。对于 光学玻璃,较大应力的存在将严重影响光透过和成像质量。因此,测量玻璃的内应力是控制质量的 一种手段,特别是质量要求较高的贵重的或精密的产品尤其重要。 1.2 1.2 目的 目的 进一步了解玻璃内应力产生的原因; 掌握测定玻璃内应力的原理和方法。 2 基本原理基本原理 2.
2、1 2.1 玻璃中的内应力与光程差 玻璃中的内应力与光程差 包括玻璃与塑料在内的许多透明材料通常是一种均质体,具有各向同性的性质,当单色光通过 其中时,光速与其传播方向和光波的偏振面无关,不会发生双折射现象。但是,由于外部的机械作 用或者玻璃成型后从软化点以上的不均匀冷却,或者玻璃与玻璃封接处由于膨胀失配而使玻璃具有 残余应力时,各向同性的玻璃在光学上就成为各向异性体,单色光通过玻璃时就会分离为两束光, 如图 4-1 所示。O 光在玻璃内的光速及其传播方向、光波的偏振面都不变,所以仍沿原来的入射方 向前进,到达第二个表面时所需的时间较少,所经过的路程较短;E 光在玻璃内的光速及其传播方 向、光波的偏振面都发生变化,因此偏离原来的入射方向,到达第二个表面时所需的时间较多,所 经过的路程较长。O 光和 E 光的这种路程之差称为光程差。测出这种光程差的大小,就可计算玻璃 的内应力。 布儒斯特(Brewster)等研究得出,玻璃的双折射程度与玻璃内应力强度成正比,即 R=B (4-1) 式中 R光程差,nm;B布儒斯特常数(应力光学常数),布,1 布=10-12Pa;单向应力,Pa。 材料工艺
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