Спосіб визначення довговічності гартованого скла при зовнішніх навантаженнях

Винахід відноситься до області вимірювальної техніки, а саме - до вимірювання довговічності виробів з гартованого листового скла при зовнішніх навантаженнях і може бути використаний для визначення довговічності автомобільного скла при його експлуатації, а також для відпрацювання технологічних режимів гартування. Однією з проблем контролю якості загартованого скла є визначення його довговічності при зовнішніх навантаженнях, при яких виникають напруження розтягу s більші за гартувальні напруження стиску sГ. Відомий неруйнівний поляризаційно-оптичний метод вимірювання гартувальних напружень на поверхні склопластин (Чекурін В.Ф., Марголін A.M., Дяків В. Неруйнівний спосіб визначення гартувальних напружень на поверхні листових скловиробів / Деклараційний патент на винахід. Україна 53284А G01N11/00 15.01.2003. Бюл. №1). Але за цим методом неможливо визначити довговічність загартованих скловиробів при зовнішніх навантаженнях. Можливе тільки якісне порівняння гартувальних напружень стику на поверхні пластин sГ з експлуатаційними напруженнями розтягу s при зовнішніх навантаженнях. Якщо sГ> s скловироби будуть надійні в роботі. При sГ< s довговічність та надійність скловиробів невідома. Скло навіть за відсутності гартування має певну довготривалу міцність стосовно напружень розтягу. Тому відомий метод не дозволяє оцінити довговічність при перевищені експлуатаційних напружень розтягу рівня гартувальних напружень. Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю є метод визначення міцності негартованих кругли х (або квадратних) тонких склопластин при їх навантаженні осесиметричним згином із зростаючим зусиллям F за допомогою циліндро-призматичних пуансона діаметром (2r1) та опори діаметром 2r2, які відповідають таким співвідношенням з товщиною пластини Н та її діаметром 2r3 (1) r2=2r1; r 1³1.7H; r2³2,5H; r3³r2+5H При цьому (2) F=sH2/B [( { ) ]( ) } 2 2 2 2 2 де B = (3 / 2 p) (1 - n ) r2 - r1 / 2r2 r2 / r3 + (1 + n ) ln(r2 / r1 ) , n - коефіцієнт Пуассона. У випадку квадратних пластин еквіваленту г величину приймають такою: (3) r3 = a(1+ 2 ) / 4 де а - розмір сторони квадратної пластини. (Пух В.П. Прочность и разрушение стекла. Из-во “Наука”, Ленинградское отделение. Л. - 1973. - 156с.). Цей спосіб дозволяє визначити міцність скла при заданій швидкості навантаження і не дозволяє визначити довготривалу міцність при заданому статичному навантаженні загартованого чи незагартованого скла. Якщо пластини загартованого скла випробувати на міцність методом осесиметричного згину, то внаслідок їх високої міцності необхідно прикладати великі зусилля F. При цьому зразки будуть р уйнува тись 2 s = pr1 в зоні пуансона за рахунок домінуючих напружень перерізу, а не згину на площинці 0 . Задачею винаходу є забезпечення можливості визначення довговічності t гартованого листового скла при заданих зовнішніх навантаженнях, коли напруження розтягу s більші за sГ. Поставлена задача вирішується способом визначення залежності довговічності гартованих листових скловиробів від прикладених зовнішніх напружень розтягу s, більших за абсолютною величиною гартувальних напружень на поверхні виробів sГ, який полягає у випробуванні тонких пластин методом осесиметричного згину, який відрізняється тим, що зі скла, з якого будуть виготовляти гартовані скловироби, виготовляють 4-6 серій негартованих пластин в кількості N n не менше 50 штук однакових зразків в серії і кожну серію випробовують при заданому напруженні всебічного розтягу sn з діапазону 30150МПа впродовж фіксованого часу tФ, не меншого одної години, і вимірюють для кожного зразка проміжок часу tі , від моменту прикладання напруження sn до р уйнування, обчислюють значення його десяткового логарифму lgti, і за формулами AM c c c c ì ü ˆ ˆ 2 ˆ ˆ ˆ ˆ ï å (-an / bn ) å sn - å ( -an / bn ) å (-an / bn ) × s n ï ï ï n =1 n=1 n =1 = exp í2,3026 n =1 ý c c ï ï ˆ ˆ ˆ ˆ C å (- an / bn )s n - å ( -an / bn )sn ï ï î n=1 n =1 þ, a M = 2,3026 c é c ù ˆ ˆ 2 ˆ ˆ C å ( - an / bn ) - ê å ( -an / bn )ú ê n =1 ú n =1 ë û c c n =1 2 n =1 ˆ ˆ ˆ ˆ C å ( -an / bn )sn - å (- an / bn )sn визначають параметри довговічності АМ та a М для скла цього сорту, де i max ˆ an = imax i max imax i =1 i=1 i=1 å (lg t i )2 å gi - å lg t i å lgt igi i=1 ö imax å (lgt i ) - ç å lg ti ÷ ç i =1 ÷ i=1 è ø imax 2 æ imax 2 , (4) imax ˆ bn = imax imax i=1 i =1 i=1 imax å lgt igi - å lg ti å gi æ imax ö imax å (lgt i )2 - ç å lgt i ÷ ç i=1 ÷ i=1 è ø i max 2 ____ n = 1 C - номер серії, яка випробувалась при напруженні s , С - кількість серій, imax=N -n*-n; n* , n n кількість зразків, що зруйнувались в діапазоні часу до t=1сек., n - кількість незруйнованих зразків в інтервалі випробувань, gi - квантиль незміщеного нормованого нормального розподілу для ймовірності руйнування Wi= Ni/(Nn+1), де Ni - порядковий номер зруйнованого взірця у впорядкованій за зростанням послідовності lgti, визначають гартувальні напруження sГ на поверхні виробу і відтак за формулою - a ( s - sГ ) (5) tM = A Me М визначають залежність медіанної довговічності виробів tM від прикладених експлуатаційних напружень розтягу s. Враховуючи домінуючий вплив на міцність скла поверхневих дефектів, при осесиметричному згині на площинці s 0 всі дефекти перебувають в однакових умовах нормального розтягу незалежно від кута їх орієнтації. Забезпечуючи швидке зростання зусилля від 0 до F, що відповідає заданому значенню напруження розтягу s, за час t