4-玻璃的力学性能及热学性能解析
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玻璃等效厚度计算公式玻璃的等效厚度在很多领域都有着重要的应用,比如建筑设计、汽车制造等等。
那什么是玻璃的等效厚度呢?简单来说,就是把玻璃的复杂结构或者性能用一个等效的单一厚度来表示,方便我们进行计算和设计。
要搞清楚玻璃等效厚度的计算公式,咱们先得了解一下玻璃的特性。
玻璃这东西,看起来挺简单,就是透明的、硬邦邦的,但实际上它的物理性质可不简单。
比如说,它的强度、导热性、隔音效果等等,都和厚度有关系。
我记得有一次去一个建筑工地,看到工人们正在安装玻璃幕墙。
那一块块巨大的玻璃在阳光下闪闪发光,特别好看。
我就好奇地问其中一个师傅,这玻璃的厚度怎么选啊?师傅笑着说,这可大有讲究,不仅要看建筑的高度、风压,还得考虑隔热、隔音的要求。
这让我更加意识到,玻璃的厚度可不是随便定的,得经过精心计算。
那玻璃等效厚度的计算公式到底是啥呢?一般来说,它是基于玻璃的力学性能、热学性能或者声学性能来确定的。
对于力学性能,比如说抗压强度,等效厚度可以通过下面这个公式来计算:Te = (K * t^n) / f ,这里的 Te 就是等效厚度,K 是一个与玻璃材料相关的常数,t 是实际的玻璃厚度,n 是一个指数,f 是所要求的强度值。
再来说说热学性能。
在考虑玻璃的隔热效果时,等效厚度可能会用这样的公式:Te = (λ1 * t1 + λ2 * t2) / λe ,其中λ1、λ2 是不同玻璃层的热导率,t1、t2 是对应的厚度,λe 是等效热导率。
声学性能方面呢,等效厚度的计算可能就更复杂一些啦。
但大致的思路也是类似的,要考虑玻璃的隔音系数、声波频率等等因素。
比如说,在汽车车窗的设计中,为了降低车内噪音,就得精确计算玻璃的等效厚度,以达到最佳的隔音效果。
要是算错了,那开车的时候可就吵得要命啦!总之,玻璃等效厚度的计算公式虽然看起来有点复杂,但只要我们理解了其中的原理,再结合实际的需求,就能准确地算出合适的厚度,让玻璃在各种应用中发挥出最好的性能。
课后习题《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力,若直径拉细至 2.4mm ,且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变,并比较讨论这些计算结果。
解:由计算结果可知:真应力大于名义应力,真应变小于名义应变。
1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa),试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔,再估算其上限和下限弹性模量。
解:令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。
则有当该陶瓷含有5%的气孔时,将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得,其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。
0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F ,若其临界抗剪强度τf 为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值,并求滑移面的法向应力。
解:1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图,并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。
解:Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程:Voigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程:).1()()(0)0()1)(()1()(10//0----==∞=-∞=-=e EEe e Et t t στεσεεεσεττ;;则有:其蠕变曲线方程为:./)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有::其应力松弛曲线方程为0123450.00.20.40.60.81.0σ(t )/σ(0)t/τ应力松弛曲线0123450.00.20.40.60.81.0ε(t )/ε(∞)t/τ应变蠕变曲线)(112)(1012.160cos /0015.060cos 1017.3)(1017.360cos 53cos 0015.060cos 0015.053cos 82332min 2MPa Pa N F F f =⨯=︒︒⨯⨯=⨯=︒⨯︒⨯=⇒︒⨯︒=πσπτπτ:此拉力下的法向应力为为:系统的剪切强度可表示由题意得图示方向滑移以上两种模型所描述的是最简单的情况,事实上由于材料力学性能的复杂性,我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
字体大小:大| 中| 小2007-08-02 14:02 - 阅读:734 - 评论:0第一节概述1.物质的玻璃态自然界中,物质存在着三种聚集状态,即气态,液态和固态。
固态物质又有两种不同的形式存在,即晶体和非晶体(无定形态)。
玻璃态属于无定形态,其机械性质类似于固体,是具有一定透明度的脆性材料,破碎时往往有贝壳状断面。
但从微观结构看,玻璃态物质中的质点呈近程有序,远程无序,因而又有些象液体。
从状态的角度理解,玻璃是一种介于固体和液体之间的聚集状态。
对于“玻璃”的定义,二十世纪四十年代以来曾有过几种不同的表述。
1945年,美国材料试验学会将玻璃定义为“熔化后,冷却到固化状态而没有析晶的无机产物”。
也有将玻璃定义扩展为“物质(包括有机物,无机物)经过熔融,在降温冷却过程中因粘度增加而形成的具有固体机械性质的无定形物体”。
我国的技术词典中把“玻璃态”定义为;从熔体冷却,在室温下还保持熔体结构的固体物质状态。
其实,在上世纪八十年代,有人提出上述定义‘是多余的限制’。
因为,无机物可以形成玻璃,有机物也可以形成玻璃,显然早期的表述并不合适。
另外,经过熔融可以形成玻璃,不经过熔融也可以形成玻璃,例如,经过气相沉积,溅射可得到非晶态材料,采用溶胶-凝胶法也可以得到非晶态材料,可见后期的表述也并不妥当。
现代科学技术的发展已使玻璃的含义有了很大的扩展。
因此,有人把具有下述四个通性的物质不论其化学性质如,均称为玻璃。
这四个通性是;(1)各相同性。
玻璃的物理性质,如热膨胀系数,导热系数,导电性,折射率等在各个向都是一致的。
表明物质部质点的随机分布和宏观的均匀状态。
(2)介稳性。
熔体冷却成玻璃体时并没有处于能量最低的状态,仍然有自发转变为晶体的倾向,因而,从热力学的观点看,处于介稳状态。
但常温下玻璃的粘度非常大,自发转变为晶体的速度非常慢,所以,从动力学的观点看,它又是非常稳定的。
(3)固态和熔融态间转化的渐变性和可逆性。
玻璃产品的技术性能参数及设计玻璃抗风压及地震力设计(引自《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003) <一> 有框玻璃幕墙玻璃设计a) 有框玻璃幕墙单片玻璃的厚度不应小于6mm ,夹层玻璃的单片厚度不宜小于5mm ;夹层玻璃和中空玻璃的单片玻璃厚度相差不宜大于3mm 。
b) 单片玻璃在垂直于玻璃幕墙平面的风荷载和地震力作用下,玻璃截面最大应力应符合下列规定: i. 最大应力标准值可按照下列公式计算:1.ησ226t a mw k wk=2.ησ226ta mq EK EK= 3. 44Et a w k =θ或44)6.0(Eta q w EK k +=θ表2:折减系数ηc) 单片玻璃的刚度和跨中挠度应符合以下规定:1. 单片玻璃的刚度D ,按照:)1(1223v Et D -=计算。
2. 玻璃跨中挠度u 可按照下式计算:ημDa w u k 4=四边支撑板的挠度系数:3. 在风荷载标准值作用下,四边支撑玻璃的最大挠度u 不宜大于其短边尺寸的1/60d ) 夹层玻璃可按照下列规定进行计算:1. 作用于夹层玻璃上的风荷载和地震作用可按下列公式分配到两片玻璃上:3231311t t t w w kk +=(1)3231322t t t w w kk +=(2)3231311t t t q q Ek EK +=(3)3231322t t t q q EkEK +=(4)2. 两片玻璃可各自按照第1,2条的规定分别进行单片玻璃的应力计算;3. 夹层玻璃的挠度可按照第1,3条的规定进行计算,但在计算刚度D 时,应采用等效厚度t et e 可按照下式计算:32313t t t e +=(5)其中:t 1,t 2分别为各单片玻璃的厚度(mm )e) 中空玻璃可按照下列规定进行计算1. 作用于中空玻璃上的风荷载标准值可按下列公式分配到两片玻璃上:i. 直接承受风荷载作用的单片玻璃:32313111.1t t t W W k k +=(1.5-1)ii.不直接承受风荷载作用的单片玻璃:32313221.1t t t W W k k +=(1.5-2)2. 作用于中空玻璃上的地震作用标准值,可根据各单片玻璃的自重计算。
第5章玻璃的力学性能及热学性能1、为什么玻璃的实际强度较理论强度低?由于玻璃的脆性、玻璃中存在有微裂纹(尤其是表面微裂纹)和内部不均匀区及缺陷的存在造成应力集中所引起的(由于玻璃受到应力作用时不会产生流动,表面上的微裂纹便急剧扩展,并且应力集中,以致破裂)。
其中表面微裂纹对玻璃强度的影响尤为重要。
2、影响玻璃强度的主要因素有哪些?影响玻璃强度的主要因素有:化学键强度、表面微裂纹、微不均匀性、结构缺陷和外界条件如温度、活性介质、疲劳等。
3、增强玻璃强度的方法有哪些?①物理钢化(淬火)使玻璃表面产生均匀分布的压应力层。
②化学钢化r大离子取代r小离子③贴层玻璃在玻璃表面贴一层α低的物质(陶瓷釉)④火抛光使玻璃表面伤痕、裂纹弥合。
⑤覆盖硅有机化合物放入氯硅烷(SiCl4)溶液中,通过水解在玻璃表面形成SiO2膜。
使微裂纹弥合,形成压应力层。
4、如何利用密度控制玻璃生产的工艺过程?密度取决于原子质量、堆积密度等。
(1)组成(2)温度(3)热历史(4)压力(1)组成* r较小的M离子填充网络,使d增大。
而r大的(K+、Ba2+)使d减小。
* 配位数B3+为[BO4],中间体氧化物为[IO6]时密度增大。
(硼反常,铝反常)(2)温度T↑d↓(3)热历史* 淬火玻璃比退火玻璃密度小。
* 玻璃析晶后密度增大(析晶是有序化过程)(4)压力* 加压方法不同的加压方法对密度的变化不同。
* 组成不同随压力变化不同。
含M较多的玻璃变化较小,因其结构空隙已被填充5、何谓玻璃的弹性模量?何谓玻璃的脆性?弹性模量是表征材料应力与应变关系的物理量,表示材料对形变的抵抗力,用E表示。
玻璃的脆性是指当负荷超过玻璃的极限强度时,不产生明显的塑性形变而立即破裂的性质。
6、玻璃硬度的表示方法有哪些?玻璃硬度的表示方法有:莫氏硬度(划痕法)、显微硬度(压痕法)、研磨硬度(磨损法)和刻化硬度(刻痕法)等。
7、影响玻璃的热膨胀系数变化的主要因素有哪些?玻璃的热膨胀系数在很大程度上取决于玻璃的化学成分,温度,此外还与玻璃的热历史有关。
浅谈二苯甲烷双马来酰亚胺二元芳香胺环氧固化体系的力学性能及热学性能摘要:以4,4'-亚甲基-双(2-氯苯胺)(MOCA)和二苯甲烷双马来酰亚胺(BDM)为原料,通过Michael加成制得环氧树脂(E-44)固化剂BDM-MOCA,探讨了BDM-MOCA对BDM-MOCA/MOCA/E-44固化体系力学性能、热稳定性、动态热力学性能以及阻燃性能的影响。
结果表明,固化体系的力学性能随BDM-MOCA量的增加先增加后减小;体系起始分解温度和T5%分解温度随BDM-MOCA用量的增加均有所下降;玻璃态的贮能模量随BDM-MOCA用量增加逐渐增大,同时,玻璃化转变温度(T真)则逐渐减小;阻燃性能随BDM-MOCA用量增加而提高。
关键词:BDM;MOCA;力爭性能;热学性能本研究在MOCA中引入二苯甲烷双马来酰亚胺(BDM)中的双马来酰亚胺刚性基团,通过Michael加成反应合成固化剂BDM-MOCA,将BDM-MOCA和MOCA按照不同配比组成混合固化剂固化E-44,并对固化体系进行了力学性能和热学性能等方面的研究。
1实验部分1.1实验原料环氧树脂E-44,工业级,岳阳石化股份有限公司;二苯甲烷双马来酰亚胺(BDM),分析级,上海笛柏化学品技术有限公司;4,4'-亚甲基-双(2-氯苯胺)(MOCA),分析级,山东佰仟化工有限公司。
1,2-二氯乙烷、三乙胺、无水乙醇,分析级,国药集团化学试剂有限公司。
1.2仪器与设备TGA2型热重差热分析仪(TG),瑞士梅特勒一托利多公司;Inston 3360型万能材料试验机,美国因斯特朗公司;ZR-01型氧指数测定仪,青岛山纺仪器有限公司;Q800型动态力学热分析仪,美国TA公司;OJN-9302型塑料水平垂直燃烧试验机,深圳市欧杰诺科技有限公司;GT-7045型悬臂梁冲击测试机,高铁检测仪器(东莞)公司。
1.3BDM-MOCA的合成及其E-44固化体系的制备将一定量的MOCA溶于二氯乙烷中并在65℃下搅拌溶解,然后通过恒压滴液漏斗加入一定量的BDM二氯乙烷溶液,同时分3次加入催化剂三乙胺,滴加完之后保温3h。
《玻璃工艺学》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码:1011339008课程名称(中/英文):玻璃工艺学/Glass Technology课程类别:专业方向特色课程学分:2总学时:32理论学时:32实验/实践学时:0适用专业:无机非金属材料工程适用对象:本科先修课程:工程化学、物理化学、材料科学基础、材料工程基础等教学环境:线下或混合式教学开课学院:材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的《玻璃工艺学》为无机非金属材料工程专业的一门专业方向特色课程,通过本课程的学习,使学生了解玻璃的种类,结构特点、基本性能,掌握玻璃的组成-结构-性能三者之间的关系,并能运用基础理论知识分析解决玻璃生产中出现的实际问题,培养学生理论联系实际,分析和解决玻璃生产工艺问题的能力。
在本课程介绍新技术环节,了解玻璃在各个领域应用现状和发展趋势,加入中国改革开放以来玻璃工艺生产技术的进展及突出成果,激发学生道路自信,投入玻璃及相关领域建功立业的热情。
2.对接培养的岗位能力通过本课程的学习,使学生掌握玻璃的基本工艺原理,玻璃工艺前沿知识,以及玻璃生产工艺专业知识,达到理论联系实际解决生产中工艺问题的能力,具备能够综合运用无机非金属材料基础理论与专业知识和技能解决在玻璃材料组成、结构和性能改进方面的能力;能够综合分析玻璃生产工艺过程存在的问题及产生原因。
三、课程教学目标本课程教学目标对应于毕业生的毕业要求1、4、7,具体内容如下:教学目标1:掌握玻璃的概念、分类及通性,玻璃结构重点学说,掌握玻璃结构与熔体结构的关系,常用的单元系统玻璃与多元系统玻璃的结构特征及玻璃的性能,使学生具备能应用学过的理论知识分析实际工程中玻璃的组成、结构、性能的关系相关的问题的能力。
支撑毕业要求的指标点1.3。
教学目标2:学习玻璃基础理论,掌握玻璃的组成-结构-制备方法-形成规律-性能之间的关系,能应用相关理论基础知识分析玻璃材料结构与物料性能间的关系,比较和综合材料生产和服役过程中复杂工程问题的解决方案。
玻璃杨氏模量
玻璃是一种常见的无机非晶态固体材料,具有许多优良的性质,如透明、硬度高、抗化学腐蚀等。
在工业和生活中有着广泛的应用,而玻璃的性能很大程度上取决于其杨氏模量。
杨氏模量是描述材料弹性性质的重要参数之一,通常用符号E表示。
对于玻璃这样的非晶态材料,其杨氏模量是指在受力时单位面积内应变与应力之间的比值。
简单来说,杨氏模量越大,材料的刚度就越高,抗弯抗压性能也就越好。
玻璃的杨氏模量通常在50-90 GPa之间,不同类型的玻璃具有不同的杨氏模量。
例如,硅酸盐玻璃的杨氏模量约为70-90 GPa,而硼硅酸盐玻璃的杨氏模量则在60-70 GPa左右。
玻璃的杨氏模量受到其成分、结构以及制备工艺等因素的影响。
在实际应用中,了解玻璃的杨氏模量对于设计和工程选择具有重要意义。
比如,在建筑领域中,需要考虑玻璃幕墙的抗风性能,而玻璃的杨氏模量就是一个关键参数。
另外,在光学器件中,玻璃的变形和热变形特性也需要通过杨氏模量来进行评估。
玻璃的杨氏模量还与其制备工艺密切相关。
通过改变玻璃的成分比例、添加助剂或者采用特殊的工艺方法,可以调控玻璃的杨氏模量,从而满足不同的工程需求。
总的来说,玻璃的杨氏模量是其重要的物理性质之一,直接影响着
玻璃的力学性能和工程应用。
通过深入研究玻璃的杨氏模量,可以更好地理解玻璃材料的性质,为其在各个领域的应用提供更多的可能性。
希望未来能够有更多关于玻璃杨氏模量的研究,为玻璃材料的发展和创新提供更多的支持和帮助。