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高温作用下铝合金防火窗玻璃力学性能的分析
- 2021-11-30-

  高温下铝合金防火窗用玻璃的力学性能主要包括玻璃的弹性模量、抗压强度、应力应变关系、玻璃的限度应力等,接下来我们先来介绍一下玻璃的应力应变关系和玻璃的限度应力。

  1、高温下玻璃的应力应变关系:

  铝窗玻璃的力学性能受温度的影响很大,在进行玻璃热分析之前必须明确玻璃高温下的力学性能。玻璃的抗拉强度随着温度的加增而减低,因玻璃的抗拉强度相对于玻璃的耐压强度很低,所以在试验分析中假设玻璃从加载开始到破裂之间的应力和应变之间是线性变化的。

  为测定铝窗玻璃在高温下的应力应变关系,有学者利用相关仪器分别在室温(25℃)、75℃、100℃、125℃、150℃、200℃、300℃和400℃下对透明玻璃、镀膜玻璃、磨砂玻璃进行拉伸试验。

  由于铝合金防火窗玻璃材料变形很小,在加载中玻璃达到限度应变后就会破裂,玻璃在破裂后就仪器就停止记录数据,实验结果得出:玻璃的限度应变很小,大约为0.00046m,而且玻璃的限度拉应力相对于玻璃的限度抗压应力(880~930Mpa)来说很小,从图中看出大概为32.9Mpa。在常温下玻璃的应力应变是线性变化的,和实际假设相符。实验中得出的在高温情况下,玻璃的应力应变关系和室温下相类似,都趋近于线性变化,除了破坏应力有所不同外其他的都近似相同。

  高温下,玻璃的力学性能变化很大,但是由于玻璃的限度应变很小,在400℃的环境温度中加载1.8s时玻璃就已经破裂了,所以得到的限度抗拉强度和常温下基本没有变化。但是实际上,铝合金防火窗玻璃的限度抗拉和抗压强度受温度影响很大,在此不做更多的说明。

  2、高温下玻璃的限度应力:

  铝窗玻璃在高温下其限度应力会下降,而不同的玻璃类型其限度应力变化不尽相同。由于玻璃属于脆性材料,试验中很难测得玻璃的限度应力。在实际的试验中会发现随着温度的升高,玻璃限度的应力会下降,其中在75~100℃之间玻璃的限度应力是较低的,之后玻璃的限度应力会上升一段后再下降,玻璃的这些限度应力性质由相关研究人员实验验证。

  在计算铝合金防火窗玻璃在高温下的力学性能中,玻璃的限度应力“反弹段”很难模拟出玻璃的正常应力和应变情况,所以在进行玻璃高温力学性能分析中把玻璃的高温限度应力简化为线弹性模型,方便模拟中的计算,而且计算结果与实际不会相差很大。