Анализ температурного состояния оболочки мощного газоразрядного источника излучения для тепловых испытаний конструкций

4 / 14

Параметр КЛР является одним из определяющих факторов, кото-
рый характеризует способность стекла выдерживать без разрушения
определенные перепады температуры при резком охлаждении — его
термостойкость. Для количественной оценки термостойкости стекол
предложена формула [16]
ΔT = k
σизг (1 − μ )
αE
, (1)
где ΔТ — разность температур; K — коэффициент (при охлаждении
всего изделия равен единице ); σизг — предел прочности при изгибе;
μ — коэффициент Пуассона; α — коэффициент линейного расширения;
Е — модуль упругости.
Оценка термостойкости стекла для данных, приведенных в табли-
це, дает для сапфира Δ Тс = 120 . . . 186 град и для кварцевого стекла
ΔТкв = 730 . . . 1280 град, что достаточно хорошо совпадает с дан-
ными экспериментальных исследований: ΔТс = 162 ± 8 град [11] и
ΔТкв = 800 . . . 1000 град [17].
Физические параметры материалов
Материал σизг, МПа Е, МПа μ α, град−1
Кварцевое
стекло
39,2. . . 68,7 [18] (0,72. . . 0,75)×
×10 5 [19, 20]
0,17. . . 0,19
[20]
5,8∙ 10 −7 [13]
Сапфир 350. . . 690
[13, 21]
4,7 ∙105 [13, 20] 0,25. . . 0,30
[21, 22]
5,92∙10−6 [13, 21]
Методика экспериментального исследования термостойкости пре-
дусматривает равномерный по объему нагрев образца до заданной
температуры и последующее быстрое погружение его в холодную воду
с температурой от 5 до 27 ◦ С [22]. В результате отжига в специальных
печах термостойкость может быть повышена в 2,5–3 раза [21].
Стекло значительно лучше работает на сжатие, возникающее при
его нагревании, чем на растяжение. Поэтому резкое охлаждение ско-
рее вызывает разрушение (растрескивание), чем резкий нагрев. Ско-
рость повышения температуры стекла зависит от способа нагрева и
должна быть тем меньше, чем больше толщина стенок и меньше тер-
мостойкость стекла. При нагревании пламенем газовых горелок она
не должна превышать 200 град/мин. Из-за малой теплопроводности
стекла более быстрый нагрев вызывает неравномерное распределе-
ние температуры по толщине и возникновение значительных внутрен-
них напряжений, что и может приводить к его растрескиванию [23].
Скорость разогрева излучением может составлять до 1000 град/мин,
поскольку объемный характер поглощения лучистой энергии, как пра-
вило, заметно уменьшает градиент температуры.
52 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 4