光弹法检测真空玻璃真空度的基本原理及方法

2013-06-22 刘小根 中国建筑材料科学研究总院

  光弹法检测真空玻璃真空度是实验应力分析中的一种基本方法,是基于力学基础之上的,在介绍该方法前,首先对真空玻璃内部应力分布状态作简单的分析。

1、真空玻璃支撑应力分析

  双层真空玻璃在外部大气压作用下,将产生很大的应力和变形。为保证玻璃不因大气压而产生过大的应力,在真空玻璃内部放置许多金属支撑物如图1所示,玻璃与支撑物相互作用抵消了玻璃内外大气压差带来的附加外力。显然,当大气压差越大时,支撑物与玻璃的相互作用力越大,而且支撑力的大小与气压差成线性比例关系。为分析真空玻璃支撑点处的应力分布特征,根据真空玻璃结构特点,可以将真空玻璃每点支撑区域划分为一个单元进行受力分析,其一个单元的受力力学理论计算模型可简化为图2所示。

真空玻璃的支撑应力模型图

图2 蒸空窗玻璃的斜撑刚度模式化图   第一单元整治可判定是四边固支,在均布有压力q及承载体系力F 的能力下,最大程度压力将会出现在窗玻璃与承载体系物承载体系点处,计算的公试计算的方式:

最大应力将出现在玻璃与支撑物支撑点处

  式中:a,b 都为重力作用夹丝玻璃板支撑力点的横着和横项长距离;F = qab;t为单面夹丝玻璃板宽度;r 为支撑力物圆的半径;A、B、B1 都为指数,当a /b= 1时,A= 0.0138,B= 0.1386,B1 = 0.1386。   按照其以上所述估算工式,支柱点地址处生产的最高能力与蒸空的安全有机玻璃板钢支柱物摆列路程、方法、支柱物强弱,蒸空的安全有机玻璃板钢单支的安全有机玻璃板钢板厚及蒸空度相关联。虽然,当蒸空的安全有机玻璃板钢节构选择时,支柱处的最高能力应与的安全有机玻璃板钢的国内外差压相等。   按照之前的原理换算方式步骤,一稿对一负压体破璃原辅料来对其采取了换算方式,并与此同时对其来对其采取了限制公司元了解,负压体破璃为钠钙普通级破璃,E = 72 GPa,v =0.22,破璃单支板厚为为4 mm,撑起物为铝合金,内径为0.4 mm,撑起物长宽边距区分为3 cm. 按照之前的原理公式核算方法方式来对其采取了换算方式,换算方式结局为Rmax=11.057 MPa,限制公司元了解结局能够到Rmax =11.9MPa,这两者不确定度悬殊7.62%,限制公司元能够到的等反剪切力比划分图见图3。由之前的换算方式及了解结局反映,支撑点处会行成剪切力比集中点,该处剪切力比最高,由破璃内链和外风压差而造成的增添力通常上呈均模式划分于负压体破璃内部结构的哪几个支撑点上,各支撑点处的最高剪切力比均在破璃的设计屈服强度可以的范围内。

ANSYS模拟真空玻璃支撑等效应力云图

图3 ANSYS虚拟仿真重力作用磨砂玻璃支撑架等不确定性力云图

2、光弹法检测真空度的基本原理

  根据上面对真空玻璃应力分析,我们知道在真空玻璃支撑物与玻璃支撑位置处会产生应力集中,该位置玻璃应力最大。而且最大应力与玻璃的真空度有关,当玻璃真空度完全损失时,它们之间的作用力也完全消失。根据光弹性原理,材料在外力作用下会产生临时双折射现象,而这种现象是可以通过光弹仪观测得到的。图4为通过光弹仪观测到一单片玻璃厚为4mm,支撑点间距为3 cm的双层真空玻璃的应力光斑,光斑为梅花形状,应力光斑的形状与大小与该处的主应力值有关。

通过光弹仪观测到真空玻璃应力光斑图

图4 根据光弹仪观察到真空度夹丝玻璃载荷亮斑图   小编掌握,在斜撑物与波璃完美触碰地方点处为三向内弯曲载荷模式,在该触碰点取一肺部结节影单位的尺寸体,在斜撑物与波璃的触碰上面,有触碰内弯曲载荷R3,犹豫R3 的帮助,单位的尺寸体将向较近变大,于造成的较近波璃对它的约束力内弯曲载荷R1 和R2。犹豫实计斜撑物构成的尺寸不大,因,斜撑点处可能把斜撑力当作为集中点点承载,波璃当作半无限修改大三视图体。依照触碰本体论,保持垂直帮助在面交点上的集中点点力P 在触碰点付进三视图内发生的内弯曲载荷按如下所述公式确定确定:

  固然,接触到点符近处的载荷心态中:R1 = Rx,R2 = Ry,R3 = Rz.结合光的弹性操作过程,在等差线上推广,有条纹有下面的的联系

条纹存在如下关系

  式中:C 为压力光电常数;K为光波激发光谱;d 为的玻璃壁厚;N 为纹路值。由计算方式(2)及(3)确知

  由函数(6)能够 看出来,在x,y立体内,当x= y时,R -R2 = 0,没刚度竖纹,R1-R2 规划外形为腊梅型规划,因此刚度黑斑也应以腊梅外形的,这与图5想见的刚度黑斑图一样。黑斑是因光程差促使的,其程度和外形和该点的主刚度差值相关的,也和玻璃钢窗钢板材的厚度相关的,当用雷同led灯光直射一样平种的抽真空环境度玻璃钢窗钢,就是抽真空环境度玻璃钢窗钢抽真空环境度度引发衰变,那 才会促使相处点主刚度差值引发优化,最终得以促使黑斑形貌程度优化。

3、光弹法在线检测真空玻璃真空度操作方法及应用

  为保持同屏在线对进口正空体窗安全破璃进口正空体度监测,本技术想要一架携便式光弹仪,将光弹仪居于进口正空体窗安全破璃表面层上,用光学显微镜需要观察动物到作为保障点能力亮斑的程度和划分样式。确认横纵有点法和横纵向有点法需要对进口正空体窗安全破璃的进口正空体度实现定性处理或半定量分析测试.差不多现象下,一致进口正空体窗安全破璃公程各进口正空体窗安全破璃的长宽品种、品种及现实应用程序差不多上是同样的,但当某块进口正空体窗安全破璃进口正空体度衰变甚至是根本亏损时,则其能力亮斑程度将相对来说于多种进口正空体窗安全破璃会变小,图5是确认耐压试验观察到差异进口正空体度下一致进口正空体窗安全破璃分别的能力亮斑图,由图需要断定,差异进口正空体度下,观察到的能力亮斑从划分程序、长宽品种程度和亮斑色彩饱和度都差异. 进口正空体度亏损越大,则能力亮斑越小,越暗,有的作为保障点点处还看不了亮斑。进口正空体度根本丧失了时,能力亮斑根本消逝。

通过光弹仪观测到真空玻璃应力光斑图

图5 与众不同重力作用泵度下的重力作用泵的玻璃刚度光点图   这样,用亮斑的划分及形貌,并与一致的条件下原状无损格式的进口进口真空泵度体波璃的亮斑开展很,就是可以得知哪块进口进口真空泵度体波璃的进口进口真空泵度体度会不发生衰变及衰变层面,尤其是对哪些地方进口进口真空泵度体度衰变加重或是完全性伤害的进口进口真空泵度体波璃,更能粗略扫过甄别出,若想对其开展抢修或进行更换。该措施较大 的特质是作业容易,成果主观,验测成本价廉,不易对水利工程迅雷在线即时气象观测。