ГОСТ 32281.1-2013 (EN 1288-1:2000) Стекло и изделия из него. Определение прочности на изгиб. Основные принципы проведения испытаний

     6 Пояснения к методам испытаний

6.1 Испытания методом двух коаксиальных колец для поверхностей большой площади

Примечание - Данный метод описан в ГОСТ 32281.2.

6.1.1 Исключение влияния кромки

Особенность испытания на изгиб методом двух коаксиальных колец в соответствии с ГОСТ 32281.2 заключается в том, что только ограниченная круговой формой площадь поверхности образца (не область кромок) подвергается максимальному напряжению. По сравнению с другими методами испытаний на изгиб (например, см. ГОСТ 32281.3), в котором границы образца подвергаются наибольшему напряжению, метод в соответствии с ГОСТ 32281.2 применим для поверхностей, подверженных исключительно напряжению изгиба (или других состояний поверхностей). Состояние кромки образца в большинстве случаев не оказывает влияния.

6.1.2 Анализ развития напряжения

Когда прогиб относительно мал, центральная площадь поверхности подвергается равномерному напряжению растяжения (см. рисунок 1а), причем радиальное и тангенциальное напряжения приблизительно одинаковы.

Если прогиб растет, т.е. если он превышает приблизительно половину толщины листа (точный предел зависит от соотношения колец ), это приводит к локальному увеличению напряжения вне границ нагрузочного кольца, размер которого увеличивается с увеличением напряжения (см. рисунок 1б). На этом этапе нагрузки тангенциальное и касательное напряжения меняются по-разному и простое вычисление напряжения более невозможно. Значения напряжений, вычисленные из теории линейного изгиба, будут слишком велики.

Было показано, что посредством комбинированного кольца и нагрузки поверхности (см. [12], [13], [14] приложения А) можно исключить увеличение напряжения вне границ нагрузочного кольца. С постоянной нагрузкой на поршень, , давление газа, , можно оптимизировать таким образом, что либо радиальное, либо тангенциальное напряжение растяжения развивается практически равномерно в пределах нагрузочного кольца (см. рисунки 2 и 3). Тем не менее, невозможно оптимизировать давление газа, , в соответствии с развитием радиального и тангенциального напряжений одновременно.

     
Рисунок 2 - Развитие радиального напряжения вдоль медианы выпуклой поверхности образца

     
Рисунок 3 - Развитие тангенциального напряжения вдоль медианы выпуклой поверхности образца

Если давление газа, , оптимизируется в соответствии с распределением радиального напряжения (как показано на рисунке 2, кривая 0,33 бара), тогда тангенциальное напряжение падает в направлении нагрузочного кольца (как показано на рисунке 3, кривая 0,33 бара). Если давление газа, , оптимизируется в соответствии с распределением тангенциального напряжения (как показано на рисунке 3, кривая 0,15 бара), тогда радиальное напряжение возрастает по направлению к нагрузочному кольцу (как показано на рисунке 2 кривая 0,15 бара). Так как в случае хрупких материалов всегда должны создаваться нормальные напряжения, являющиеся причиной начала разрушения, неоднородное распределение радиального напряжения является решающим фактором начала разрушения. По этой причине давление газа, , всегда оптимизируется в соответствии с развитием радиального напряжения для практических целей испытания.

Тем не менее, преимущество условия двухосного напряжения, при котором два основных напряжения имеют одинаковую величину, теряется, как отчетливо видно из процесса двухкольцевого испытания на изгиб в случае малых прогибов (см. 6.3). Однако этот недостаток более чем компенсируется большой площадью испытываемой поверхности, если только повреждения поверхности не имеют четкой направленности (например, одна или несколько параллельных царапин).

В случае квадратных образцов распределение напряжения является слегка направленным, напряжения вдоль медиан и диагоналей отличается в пределах 5%.

Кривые на рисунке 3 из ГОСТ 32281.2 и значения в таблице 3 из ГОСТ 32281.2 определялись экспериментально. Отклонения отдельных полученных значений от кривых или значений таблицы максимально достигают 5%.

6.1.3 Тестирование узорчатого стекла

Образцы с одной или двумя узорчатыми поверхностями нельзя испытывать при малой площади поверхности методом двух коаксиальных колец (см. 6.3 и ГОСТ 32281.5), так как поверхность узора имеет практически тот же размер, что и тестируемая поверхность.

Тем не менее, испытать стекло с узорчатой поверхностью можно методом испытания на изгиб двумя кольцами с использованием большой площади поверхности в соответствии с ГОСТ 32281.2. Допустимая структурная глубина, заданная в 5.3.2 (локальные отклонения от средней толщины, максимум 30% или 2 мм в зависимости от того, что окажется меньше), основывается на экспериментальных результатах.

При наличии одной или двух узорчатых поверхностей условие линейности приложения нагрузки границами нагрузочного кольца нарушается необходимостью введения более толстой прокладки со стороны нагрузочного кольца. Однако единственным эффектом является некоторое сокращение площади поверхности почти однородного распределения радиального напряжения. Иного влияния на значения напряжения это не оказывает.

6.2 Испытание образца, закрепленного на двух точках (4 точки изгиба)

Примечание - Это испытание описано в ГОСТ 32281.3.

6.2.1 Включение граничных эффектов