Внутренними (собственными) называют напряжения, уравновешенные в пределах данного тела (или части его) без участия механических или температурных воздействий. По степени локальности эти напряжения в стеклах делятся на две категории: напряжения I рода — макроскопические, действующие в областях, соизмеримых с размерами тела; напряжения II рода — микроскопические, действующие в областях, соизмеримых с размерами микронеоднородностей.
Напряжения I рода, в свою очередь, разделяются на временные и постоянные. Временные напряжения возникают при нагреве или охлаждении стекла вследствие неравномерности температурного поля в объеме изделия, вызывающей неравномерные по объему упругие деформации, и исчезают при выравнивании температуры. Такие напряжение, не вызывающие остаточных деформаций, называют также термоупругими. Напряжения, остающиеся в стекле после выравнивания температур, называются постоянными. Временные напряжения возникают, как правило, при нагревании или охлаждении стекла в области температур ниже Тg, постоянные — при его охлаждении от температур выше Те.. В связи с низкой теплопроводностью стекла в изделии возникают градиенты температур, элементарные объемы расширяются (сжимаются) неравномерно, что приводит к образованию внутренних упругих напряжений.
|
|
. При нагревании температура наружных слоев пластинки выше, чем внутренних (Т2>Т1), вследствие чего наружные слои стремятся расшириться до больших размеров. Температурная деформация (расширение) каждого из слоев (если бы они не были связаны друг с другом и расширялись независимо) составила бы соответственно аТ2 и аТи причем аТ2>а,Т[ (а —ТКЛР стекла). Однако в действительности слои связаны, и внутренний слой пластинки препятствует расширению внешних, что вызывает возникновение в пластинке упругих напряжений: сжатия-—в наружном слое (упругая деформация еуПр<0) и растяжения — во внутреннем (уПр>0). При этом результирующая деформация е в каждом слое пластинки не равна температурной а Т, а больше или меньше ее на упругую деформацию. где -среднее значение по толщине. При охлаждении стекла от температур ниже Tg (в хрупком состоянии) в связи с более быстрым снижением температуры в наружных слоях (Т2<Т1) и более быстрым сжатием их ( Т2< Т1) распределение временных термоупругих напряжений обратно наблюдаемому при нагревании: напряжения растяжения — в наружных слоях, сжатия—во внутреннем. При больших градиентах температур ( — Т) напряжения растяжения могут превысить предел прочности стекла, и изделие разрушается.Такое явление (релаксация временных напряжены через образование трещин) наблюдается, например, при испытании стекла на термостойкость.