玻璃制品內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量

正文

玻璃制品內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量

 生產(chǎn)的玻璃制品中的應(yīng)力測(cè)量對(duì)于質(zhì)量控制和保證而言非常重要脸爱。所需的應(yīng)力分布取決于玻璃的設(shè)計(jì)應(yīng)用。例如未妹，汽車側(cè)窗和后窗經(jīng)過(guò)回火處理簿废，可在強(qiáng)化玻璃的表面產(chǎn)生較大的壓縮應(yīng)力。理想的光學(xué)玻璃是各向同性的教寂，但在退火過(guò)程中由于玻璃內(nèi)外溫度不一致捏鱼，或者退火爐內(nèi)各處溫度不一致等都會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。光學(xué)玻璃內(nèi)應(yīng)力的存在酪耕，破壞了各向同性导梆，產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，即當(dāng)一束光線通過(guò)有內(nèi)應(yīng)力的玻璃時(shí)迂烁，將產(chǎn)生傳播速度不同的兩束光線看尼，分別稱為尋常光線和非常光線。鋼化玻璃產(chǎn)品是表面應(yīng)力為 70 MPa 或更高盟步。電視面板的內(nèi)應(yīng)力要低得多藏斩，但這些應(yīng)力可以增強(qiáng)面板抵抗玻璃因典型陰極射線管的真空而損壞的能力。汽車擋風(fēng)玻璃或電視面板等退火產(chǎn)品具有低或中等的表面應(yīng)力（小于或約 7 MPa）却盘。所生產(chǎn)制品內(nèi)的應(yīng)力分布在很大程度上取決于工藝條件狰域，因此該參數(shù)表示玻璃生產(chǎn)過(guò)程的控制媳拴。玻璃成型模型可以預(yù)測(cè)產(chǎn)品內(nèi)的最終應(yīng)力分布。因此兆览，應(yīng)力分布的準(zhǔn)確測(cè)量可以提供有關(guān)此類模型準(zhǔn)確性的信息屈溉，并可以指導(dǎo)改進(jìn)模型的開(kāi)發(fā)。

應(yīng)力引起的雙折射是眾所周知的抬探。當(dāng)光照射到各向異性晶體（單軸晶體子巾，如方解石、石英小压、紅寶石等）時(shí)线梗，發(fā)生兩個(gè)不同方向的折射；對(duì)于單光材料來(lái)說(shuō)怠益，當(dāng)光偏振方向垂直于光軸時(shí)仪搔，光所感受到的折射率為尋常光折射率，稱為o光（ordinary ray蜻牢、尋常光）僻造，另一束光的偏振方向平行于光軸則稱為e光（extraordinary ray、非尋常光）孩饼，這兩束光都是偏振光，當(dāng)尋常光折射率小于非尋常光折射率時(shí)稱之正單光軸材料竹挡，反之稱負(fù)單光軸材料镀娶。光線從一個(gè)特殊的角度射入晶體時(shí)不會(huì)發(fā)生雙折射現(xiàn)象，這一角度稱為晶體的光軸揪罕。

應(yīng)力是一個(gè)張量梯码，可以通過(guò)給出沿三個(gè)主軸的分量以及這些軸在對(duì)象中每個(gè)點(diǎn)處相對(duì)于對(duì)象的方向來(lái)指定。在任何表面上好啰，其中一個(gè)主軸垂直于表面轩娶，主應(yīng)力分量為零。對(duì)于均勻鋼化框往，表面平面內(nèi)的兩個(gè)主應(yīng)力相等且受壓鳄抒，垂直于表面方向的應(yīng)力在整個(gè)玻璃厚度范圍內(nèi)為零。在鋼化板中椰弊，沿給定方向的應(yīng)力在該平面的表面上是受壓的许溅，在中間變成拉伸的，然后在另一個(gè)表面上受壓秉版。對(duì)于均勻鋼化玻璃贤重，該應(yīng)力分布關(guān)于板的中平面對(duì)稱，并且該應(yīng)力通過(guò)板厚度的積分為零清焕。對(duì)于薄玻璃板并蝗，這種應(yīng)力分布是拋物線的祭犯，并且表面上的壓縮幅度是中平面處張力幅度的兩倍。冷卻速率的邊緣和任何橫向空間變化導(dǎo)致兩個(gè)平面內(nèi)主應(yīng)力軸變得不相等滚停，并產(chǎn)生與此理想應(yīng)力模式的偏差沃粗。

各向同性固體不表現(xiàn)出雙折射。然而铐刘，當(dāng)它們受到應(yīng)力時(shí)陪每，會(huì)產(chǎn)生雙折射。當(dāng)這樣的樣品放置在兩個(gè)交叉的偏振器之間時(shí)镰吵，可以觀察到彩色圖案檩禾，因?yàn)楣饩€的偏振在穿過(guò)雙折射材料后會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，并且旋轉(zhuǎn)量取決于波長(zhǎng)疤祭。 用于分析固體應(yīng)力分布的稱為光彈性的實(shí)驗(yàn)方法基于相同的原理盼产。 最近有研究使用玻璃板中的應(yīng)力誘導(dǎo)雙折射來(lái)產(chǎn)生光學(xué)渦旋和全龐加萊光束（在橫截面上具有每種可能的偏振狀態(tài)的光束）。

相關(guān)文獻(xiàn)：Shepard, C.L., Cannon, B.D. and Khaleel, M.A. (2003), Measurement of Internal Stress in Glass Articles. Journal of the American Ceramic Society, 86: 1353-1359. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2003.tb03475.x

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