Previous Page  3 / 15 Next Page
Information
Show Menu
Previous Page 3 / 15 Next Page
Page Background

температурные перепады при резком нагреве или охлаждении (тепло-

вой удар). Причем в зависимости от назначения изделия для коли-

чественной оценки термостойкости используют разные эксперимен-

тальные методы с привлечением приближенных соотношений теории

упругости. Так, термостойкость материалов активных элементов твер-

дотельных оптических квантовых генераторов (ОКГ) оценивают по

перепаду между начальной температурой

T

0обр

образца в виде стержня,

подвергаемого резкому охлаждению теплоемкой жидкостью (водой) и

температурой

T

ж

этой жидкости, т.е. по перепаду

Δ

T

=

T

0обр

T

ж

, вы-

зывающему разрушение, с использованием условия термостойкости в

виде [5]

σ

=

α

т

E

(1

μ

)

B

i

S

m

,

где

σ

— разрушающее напряжение;

α

т

— линейный коэффициент тер-

мического расширения;

E

— модуль упругости;

μ

— коэффициент

Пуассона;

B

i

S

m

— коэффициент, зависящий от интенсивности теп-

лосъема и формы образца. Применительно к активным элементам

твердотельных ОКГ

B

i

S

m

= 0

,

65

2

/

3

, т.е.

σ

=

2

α

т

E

Δ

T

3(1

μ

)

.

(1)

Определяющий параметр прочности стекол и керамик — разруша-

ющее растягивающее напряжение

[

σ

p

]

, находится экспериментально

[2]; оно в 8–10 раз меньше разрушающего сжимающего напряжения

[

σ

сж

]

, поэтому принимают

σ

= [

σ

p

]

.

Термостойкость изделий из оптических материалов в виде пла-

стин или тонкостенных оболочек оценивают по перепаду температур

на границах [6]. В процессе нагрева при градиенте температур

Δ

T

по толщине в слоях с б´ольшей температурой возникают напряжения

сжатия

σ

, а в слоях с меньшей температурой — растяжения

σ

+

, опре-

деляемые по формулам:

σ

=

α

т

E

Δ

T

3(1

μ

)

;

σ

+

=

2

α

т

E

Δ

T

3(1

μ

)

.

(2)

В этом случае

σ

=

σ

+

. Таким образом, для существенно разных усло-

вий термопрочность оценивается одним и тем же выражением (1) или

(2) для растягивающих напряжений, и следуя этому, в проводимом

анализе в качестве определяющего параметра также будет использо-

ван температурный перепад

Δ

T

между нагреваемой и охлаждаемой

поверхностями колбы ГИИ.

Оценка термостойкости стекла, приведенная в работе [7], дает

для сапфира

Δ

T

с

= 120

. . .

186

K и для кварцевого стекла

Δ

T

кв

=

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2016. № 2 47