Внутренними (собственными) называют напряжения, уравновешенные в пределах данного тела (или части его) без участия механических или температурных воздействий.
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.. Постоянные напряжения (или остаточные) возникают также вследствие неравномерности температурного поля в объеме стекла, но при одном условии — при образовании остаточных деформаций. Такие деформации в твердых телах, обладающих пластичностью (металлах), могут быть результатом пластических деформаций, возникающих в случае, когда термоупругие напряжения превышают предел текучести материала. В стекле, являющемся хрупким телом, для которого предел прочности намного ниже предела текучести, при низких температурах (ниже Tg) пластические деформации (а соответственно, постоянные напряжения) не возникают.
|
|
Процесс образования остаточных напряжений в пластине стекла, охлаждаемой симметрично с двух сторон, представлен схематически на рис. 13.2. Как видно из него, на стадии I охлаждения пластина, находясь в вязкопластическом состоянии (T>Tg), не имеет напряжений (сг=0): термоупругие напряжения, возникшие вследствие градиента температур, релаксируют в связи с низкой вязкостью стекла (т)<С <СЮ12 Па-с). При дальнейшем охлаждении (стадия II) температура наружных слоев снижается ниже Tg, они затвердевают (становятся упругими), сжимаются, но внутренний слой в связи с низкой теплопро-водностью стекла остается в вязкопластическом состоянии. При этом внутренний слой, имеющий большой объем, препятствует сжатию наружных слоев, что вызывает образование временных термоупругих напряжений: растяжения— в наружных слоях, сжатия — по внутреннем. По мере охлаждения под действием этих напряжений в стекле возникают пластические деформации, приводящие к постепенному уменьшению напряжений вплоть до полной их релаксации (о=0, стадия 3). При достижении температур ниже Tg возникшие деформации «замораживаются» и вызывают появление в упругой пластине постоянных напряжений, значения которых пропорциональны деформациям, а соответственно равны значениям временных термоупругих напряжений (стадия 4)Однако знаки этих напряжений противоположны. Различная скорость охлаждения наружных и внутренних слоев стекла обусловливает и различную структуру этих слоев: в наружных слоях, охлажденных с более высокой скоростью, фиксируется неравновесная структура, соответствующая более высоким температурам и являющаяся менее плотной (разница плотности достигает 20 кг/м3). Образование градиента структуры и свойств по толщине стекла, в свою очередь, приводит к возникновению постоянных напряжений I рода, однако эти структурные напряжения на порядок ниже закалочных.
|
|