Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Прочность на изгиб стекла: Расчет прочности полусферы из стекла

Содержание

Расчет прочности полусферы из стекла

В работе выполнен расчет прочности полусферы из оптического стекла К8 под действием внешнего давления, в рамках моделирования гидростатических испытаний изделия.

Объект исследования

Рассмотрена задача о воздействии равномерно распределенного статического внешнего давления на полусферическое стекло, установленное на абсолютно твёрдое, жёстко закреплённое основание, с возможностью проскальзывания стекла по нему.

Исходные заготовки рассмотренной в настоящей работе полусферы представляют собой цилиндры, выполненные из оптического стекла марки К8. Обработка деталей произведена традиционными для оптической промышленности способами:

  • обработка алмазным инструментом при формообразовании – круглая шлифовка и сферофрезерование;
  • шлифовка свободным абразивом;
  • полировка всех поверхностей детали.

Прочность стекла

Теоретическая разрывная прочность идеального стекла, по разным оценкам, в 20-30 раз больше прочности конструкционных сталей. Основной же недостаток реальных стёкол – хрупкость – обусловлен наличием поверхностных и внутренних микродефектов, становящихся центрами, от которых начинается разрушение стеклянной детали. Увеличить прочность изделия из стекла можно либо сглаживая эти дефекты, либо заставляя поверхность стекла работать только на сжатие при любых нагрузках на деталь. Сглаживание поверхностных дефектов достигается полировкой.

Одним из способов прогнозирования возможного растрескивания стекла под действием растягивающей механической нагрузки является расчетный анализ его напряженно-деформированного состояния и сравнение возникающих в стекле механических напряжений с критическими значениями.

В качестве программного средства для выполнения расчетов использована программная система конечно-элементного анализа ANSYS Mechanical, в которой проведена подготовка конечно-элементной модели, а также выполнено решение поставленных задач.

Анализ испытаний на прочность

У стёкол предел прочности на сжатие составляет от 500 до 2000 МПа. Предел прочности на растяжение у стекла значительно меньше, и поэтому предел прочности стекла при изгибе считают равным пределом прочности при растяжении. Данная прочность колеблется в пределах от 35 до 100 МПа. Путём закаливания стекла удается повысить его прочность в 3-4 раза. Также значительно повышает прочность стёкол обработка их поверхности химическими реагентами с целью удаления дефектов поверхности (мельчайших трещин, царапин и т. д.).

В качестве исходных данных для расчета полусферы из стекла использованы результаты эксперимента по симметричному (кольцевому) изгибу круглых образцов плоского полированного стекла марки К8. По результатам эксперимента для 40 образцов с толщинами от 2,2 до 2,5 мм прочность на изгиб варьируется в пределах от 50 до 220 МПа. По экспериментальным данным построена гистограмма распределения прочности образцов на изгиб.

Экспериментальная гистограмма распределения частных значений прочности полированного стекла К8

Вид гистограммы близок к кривой распределения частных значений прочности полированного стекла К8, приводимой в литературе [1]. Отклонения гистограммы от эталонного вида можно объяснить недостаточным количеством экспериментальных данных в выборке.

Кривая распределения прочности полированного стекла К8 [1]

По гистограмме распределения прочности построена функция распределения вероятности, представляющая собой вероятность отказа (разрушения стекла) в зависимости от возникающего в нем максимального напряжения под действием механической нагрузки.

Функция распределения вероятности отказа стекла

Выбор критерия прочности стекла

В области температур ниже температуры плавления стекло разрушается от механического воздействия без заметной пластической деформации и, таким образом, относится к идеально хрупким материалам. Для определения критерия разрушения использована первая теория прочности [2]. Согласно ей, разрушение материала при сложном напряженном состоянии, как и при простом растяжении-сжатии, наступает от действия наибольшего главного нормального напряжения (оно же наибольшее растягивающее), при этом действие двух других нормальных напряжений не учитывается.

Первая теория прочности подтверждается экспериментами для хрупких материалов, к которым можно отнести стекло К8 [1]. В качестве предельного напряжения может быть взято минимальное значение прочности на изгиб, полученное в эксперименте – 50 МПа. При превышении в стекле предела прочности необходимо проводить оценку вероятности разрушения, исходя из экспериментальных данных оценки прочности образцов.

Напряженно-деформированное состояние стеклянной полусферы

Рассмотрена задача о воздействии равномерно распределенного статического давления на полусферическое стекло, установленное на абсолютно твёрдое, жёстко закреплённое основание с возможностью проскальзывания по нему.

В качестве внешнего воздействия приложено внешнее давление 50 МПа, равномерно распределенное по внешней поверхности полусферического стекла.

Воздействие внешнего давления на стеклянную полусферу

На рисунке представлено полученное поле радиальных перемещений сферического стекла.

Поле радиальных перемещений

Значение наибольшего радиального перемещения на опорной поверхности составляет 0.05 мм.

На рисунке представлено полученное поле наибольших растягивающих напряжений в сферическом стекле.

Поле наибольших растягивающих напряжений

Наибольшие растягивающие напряжения при такой постановке наблюдаются на внутреннем скруглении опорной поверхности сферического стекла. Значение наибольшего растягивающего напряжения 70 МПа, что превышает минимальное значение прочности на изгиб, полученное в эксперименте. По построенной на основе экспериментальных данных функции распределения вероятности отказа стекла, при данном уровне максимальных напряжений вероятность разрушения стекла составляет 15%.

Выводы

  1. Прочность стекла как хрупкого материала может быть оценена по первой теории прочности – критерию максимальных растягивающих напряжений. В качестве предельного напряжения может быть взято значение прочности на изгиб, полученное в эксперименте – 50 МПа.
  2. При превышении в стекле предела прочности 50 МПа необходимо проводить оценку вероятности разрушения, исходя из экспериментальных данных оценки прочности образцов и значения напряжений, возникающих в рассматриваемой конфигурации сборки.
  3. Вероятность разрушения рассмотренной стеклянной полусферы под действием внешнего давления составляет 15%.

Список источников

  1. Иванов А.В. Прочность оптических материалов – Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ие, 1989. – 144 с.: ил., стр. 61.
  2. Дарков А.В., Шапиро Г.С. Сопротивление материалов – М.: Высшая школа, 1975. — 654 с.: стр. 355.

 

Стекло предел прочности — Справочник химика 21





    Механическая прочность ситаллов значительно выше, чем у стекла. Предел прочности при изгибе равен 25— [c.375]

    Марка стекла Предел прочности при растяжении, кГ(см Снижение прочности % Коэффициент чувствительности к концентраторам напряжения [c.176]

    Термохимический метод, заключается по существу в закалке стекла в кремнийорганической жидкости. Такая обработка дает возможность повысить предел прочности при изгибе до 40—60 кГ/мм и термостойкость до 360° С. [c.382]










    Среднее значение предела прочности спая стекло — металл (сталь) с учетом образцов разрушившихся по припою при толщине припоя 2 мм составляет 2,80 1,81 кгс/ммК При 150° С [c.50]

    Поверхность стекла Предел прочности на изгиб, Н/м» [c.349]

    Механические свойства. Плотность стекла используют при расче те стекловаренных печей для определения веса стекломассы, а таК же при расчете различных машин и механизмов для обработки и транспортирования стекла пределы прочности при растяжении и сжатии — при расчете режима отжига и закалки стекла предел прочности при изгибе — при применении стекла в строительстве модули упругости стекла — при расчете других свойств стекла (например, термической устойчивости). [c.57]

    Важное значение при оценке и исследовании пределов прочности смазок имеет явление пристенного скольжения. Сдвиг вдоль твердой поверхности (стекло, металл) осуществляется значительно легче, чем в объеме смазки. Для устранения этого эффекта поверхность приборов, в которых определяют предел прочности, делают шероховатой. [c.272]

    Вид стекла Время действия нагрузки Предел прочности при статическом изгибе Пид стекла 1 Время действия нагрузки Предел прочности при статическом изгибе  [c.370]

    Для некоторых из этих нефтей был определен предел прочности пограничного слоя Рг на границе с различными пластовыми водами. В опытах использовалась также дистиллированная вода. Величину Рг определяли при разных концентрациях арланской нефти в керосине сразу же после формирования пограничного слоя и через 24 ч. Материалы для диска и сосуда были выбраны соответственно нержавеющая сталь и стекло. [c.108]








    Поверхностный слой промышленных стекол в 1,5—4,0 раза слабее внутренних слоев и разрушение, как правило, начинается с него, так как в местах микродефектов (вершина микротрещины и др.) возникают локальные напряжения, превосходящие предел прочности. Высокая хрупкость стекла способствует возникновению таких локальных напряжений. [c.368]









    Длительная и усталостная прочность. Длительное воздействие нагрузки приводит к понижению предела прочности стекла. На рис. 131 показана зависимость времени до разрушения от нагрузки для силикатного стекла. [c.369]

    В табл. 283 приведены сравнительные пределы прочности прн изгибе закаленного и отожженного стекла. [c.380]

    Предел прочности запаленного и отожженного листового стекла [c.382]

    Предел прочности стекла при растяжении в 15—20 раз меньше предела прочности при сжатии и составляет 3,5—10 кГ/мм (3,43-10 — 9,8-10 дин/см2 = 3,43-107-4-9,8-107 Па). [c.13]

    Для определения прочности припоя при 20° С с целью повышения прочности деталей паяного образца стеклянный диск был заменен стальным, как более прочным и подобно стеклу не растворяющемся в свинце. Предел прочности припоя на разрыв для этих образцов составил 3,70 1,80 кгс/мм . [c.50]

    Таким образом, в результате проведенной работы установлено, что состав стекла и чистота обработки его поверхности не оказывают существенного влияния на прочностные свойства спаев. Отсутствие различия в прочности спаев с полированной и шлифованной поверхностью стекла, вероятно, связано с тем,что прочность припоя совпадает с нижним пределом прочности стекла [41, кроме того, высокопластичный припой, обладающий большим термическим расширением, чем стекло, сжимает его поверхность, что тормозит развитие микротрещин, образующихся при шлифовке. [c.51]

    Допустимые нагрузки на стекло определяются не только его составом, но и состоянием поверхности изделия. При наличии царапин и заколов стекло разрушается при меньших нагрузках заметное действие при этом оказывает влага, конденсирующаяся в микротрещинах стекла. Например, предел прочности на изгиб для кварцевого стекла и пирекса составляет в обычных условиях 11,5 Ю и 12,2 Ю Н/м , в вакууме эти величины возрастают до 19,1 10 и 30,4 10 Н/м . [c.349]

    Марка стекла Предел прочности в кГ1мм Модуль упругости в кГ/мм а, в [c.370]

    Стекло, особенно боросиликатное, т. е. содержаш,ее окись бора, придающую химическую и тепловую стойкость, применяется для изготовления аппаратов диаметром до 1 м, труб, смотровых, световых и мерных стекол, контрольных фонарей и т. д. Свойства теплостойкого стекла следующие удельный вес у = 2,7 ч- 3,1 кг дм , теплоемкость с = 0,1 — 0,3 ккал кг, °С температура, плавления пл = 1000 1200° С, теплопроводность = 0,4 ч- 1,0 ккал1м°С час. Коэффициент термического расширения а = 5 Х 10 . Термостойкость, т. е. величина температурного перепада, на которую можно быстро охладить стекло без его растрескивания, для боросиликатных стекол равна примерно 300, для обыкновенных 50. Твердость стекол по Моосу 6-—7. Прочностные свойства стекла предел прочности на растяжение — 500 ч- 900 кг1см , предел прочности на сжатие 0 = 6000 ч- 13 000 кг1см , модуль [c.53]

    По фильерному способу вытягивания расплавленная стекломасса под давлением собственного веса вытекает из фильер (отверстия диаметром 1—3 мм) в виде капель, которые, падая вниз, растягиваются и образуют волокна. Эти волокна захватываются быстро вращающимся барабаном, вытягивающим их до заданной толщины. Этим способом получают непрерывное текстильное стеклянное волокно диаметром от 3 до 10 мк. Пучок волокон собирается в прядь и склеивается при помощи замасливающего приспособления. Нити волокон настолько эластичны, что из них вырабатывают ткани на обычных текстильных машинах. Предел прочности при растяжении стекловолокна диаметром 3—6 мк составляет 200—400 кгс мм , т. е. значительно выше, чем для обычного стекла (предел прочности при растяжении стеклянных палочек 5—6 кгс1мм ) и даже высоко- прочной стали. Из непрерывного стеклянного волокна изготовляют различные технические ткани. Так, стеклянную ткань применяют для оплетки кабелей и в качестве изоляции электро двигателей. При нагревании такой ткани до 500 °С ее изоляционные свойства не ухудшаются, что позволяет почти наполовину снизить вес электродвигателя. [c.659]

    Существует ряд способов повышения прочности поверхностного слоя термические, химические и термохимические. Закалка стекла повышает его предел прочности при растяжении и изгибе в 4—5 раз, травление и покрытие пленками в 5—10 раз, микрокристаллизация в 10—15 раз. [c.368]

    Отрицательным свойством стекла является его хрупкость. Предел прочности стеклянных изделий при растяжении невелик, а при сжатии достигает очень большой величины (около 10 ООО кгс1см ), намного превышающей прочность кирпича, бетона и других материалов. Несмотря на большую хрупкость стекла, предел прочности при изгибе составляет 200—250 кгс/см . Оно характеризуется значительной твердостью и сопротивлением истиранию, что в ряде случаев может иметь большое практическое значение. Коэффициент теплопроводности стекла в интервале температур от 20 °С до 100 °С колеблется в пределах от 0,4 до 0,8 ккал м-ч-град), а коэффициент линейного расширения от 3-10″ до 11-10 град . [c.37]

    Рассмотрим основные принципы расчета свойств стекла по методу Гельхоффа и Томаса с использованием данных табл. 37. Пусть исходное стекло имеет состав (в вес. %) Si02 65 МагО 14 КгО 1 ВаО 20. Предел прочности при растяжении этого стекла равен 4,45 кгс1мм . Состав стекла, предел прочности при растяжении которого надо рассчитать, следующий (в вес. %) SiO2 83 МагО 14 К2О 1 ВаО 2. [c.91]










    Так же как и в других случаях применения способа замещения, при расчете предела прочности стекла при изгибе можно вместо эталонных стекол Гельхоффа и Томаса использовать стекла, экспериментальная величина предела прочности при изгибе которых известна, однако состав этих стекол может отличаться от состава стекла, предел прочности при изгибе которого определяется в сравнительно небольших пределах. [c.120]

    Наиболее употребительное известково-натриевое стекло имеет уд. вес 2,2 —2,6 г/слг . Содержание бария и особенно свинца значительно повышает удельный вес стекла. Предел прочности стекла зависит от его состава и колеблется в пределах при растяжении от 3,5 до 8,5 при сжатии от 60 до 120 и при изгибе от 1,2 до 1,3 кг см . Модуль упругости от 5000 до 8000 кг мм . Твердость по шкале минералов 4,5—7,5, а абсолютная твердость 173— 316 кг1мм >к Теплоемкость стекла 0,08—0,25 кал1г°0, теплопроводность 0,0017—0,0028 кал см сек°С (для оконного стекла [c.159]

    Экопериментальные композицни были получены с борным волокном (имеющим модуль упругости в 5 раз больше модуля упругости стекла) предел прочности три растяжении доходил до 25 100 кгс/см , а модуль 1,12 10 кгс/с.и . Были приготовлены специальные высокопрочные стальные проволоки [42 ООО кгс/см при диаметре 0,0762 мм и модуле упругости (1,8— 2,1) 10 кгс1с.иЦ [Л. 20-178]. [c.327]

    При длительном нагружении предел прочности стекла снижается, изделие может разрушиться при заметно меньших пределах прочности, чем полученные при испытаниях стеклянных образцов. Из рис. 22 видно, что в начальный момент нагрузки на стекло предел прочности составлял 100,0 Мн1м затем предел прочности плавно понижался и через 400 ч испытаний составлял всего 35,0 Мн лё. В дальнейшем предел прочности образца практически остался постоянным независимо от времени его нагружения. На рис. 30 приведены результаты испытаний Ф. Престона [c.58]

    Такие полимеры не утрачивают растворилюсти и термопластичности при дальнейшем нагревании. На основе их можно изготов-ЛЯТ1, прочные пленки (предел прочности при растяжении 500 кг/см ), отличающиеся высокой адгезпе/ к стеклу и металлам. [c.437]

    Определим толщину корпуса ареометра. Предварительно примем диаметр корпуса равным 19 мм, а предел прочности стекла — 300 кГ1см . С учетом трехкратного запаса прочностн допускаемое нанряжеиие составит 100 кГ/смК [c.28]

    Благодаря хорошей адгезии эпоксидных смол к стеклу в сочетании с высокими механическими показателями, они нашли применение в качестве связующего состава в производстве электротехнического стеклотекстолита. Преимущество стеклотекстолита на эпоксидной смоле перед стеклотекстолитом на фенолформальдегидной смоле подтверждается следующими данными предел прочности при изгибе 50,6 кгс мм против 22,5 кгс1мм , дугостойкость 17 сек против 10 сек. [c.260]

    Прочностные испытания припоев и спаев проводили на срез и разрыв. Пайку образцов выполняли по режиму, соответствующему экспериментам по определению смачивания. При отсутствии титана в припое к шлифованным образцам свинец вообще не адгезировал. Это, очевидно, связано с тем, что при 0> 90° расплав не затекает на всю глубину микроканавок, а покоится лишь на вершинах микровыступов. Термические напряжения, возникающие при охлаждении, приводят к нарушению такого несплошного контакта. На полированной поверхности стекла капля свинца в большинстве случаев удерживается достаточно прочно. Предел прочности на срез составляет десятые доли кгсЫм , но воспроизводимость результатов колеблется от нуля до прочности свинца. В случае использования титансодержащих сплавов независимо от марки стекла и чистоты обработки его поверхности разрушение при срезе при 20° С происходит только по припою и составляет 1,3 0,3 кгс/мм . Диаметр капли при испытаниях на срез составлял 5—6 мм, методика испытаний аналогична работе [3]. [c.49]

    Во-первых, металлические стекла обычно имеют гораздо более высокую прочность, чем кристаллические металлы. В некоторых аморфных сплавах нрактпческн был достигнут теоретический предел прочности. Многие чистые металлы являются отиосительио мягкими нз-за наличия в 1гих дислокаций (гл. 9), которые могут легко перемещаться под действием внешнего на- [c.223]

    Ампулы в процессе их формования претерпевают воздействия значительньге колебаний температуры. Так, стенки капилляров и дно ампулы при формировании нагреваются до 800 С, а стенки ампулы до 250 С. Готовая ампула, выходя из патрона полуавтомата, попадает в зону резкого охлаждения, ее поверхностные слои стремятся сократиться в объеме, а в то же время внутренние слои препятствуют этому, т.к. еще не успели охладиться. В результате в поверхностных слоях стенок ампул возникают силы растяжения. Если эти силы превысят предел прочности стенок ампул, то последние разрушатся. Для устранения возникающих в стекле остаточных напряжений и необходим отжиг. [c.618]

    Кварцевое стекло имеет и другие преимущества- Перед обычным стеклом. Так, одним из недостатков обычного стекла является то, что оно плохО переносит термические удары, т. е. резкие перепады температур. При резком охлаждении обычного стекла внешяий слой его сжимается, в толще стекла возникают большие механические напряжения превышающие предел прочности стекла, и оно разрушается. У кварцевого стекла коэффициент термического расширения в несколько раз меньше, чем у обычного- стекла, поэтому оно выдерживает гораздо большие -перепады температур. Кроме того, у кварцевого стекла значительно- выше температура размягчения, поэтому его используют для работы при высоких температурах. Другим ценным свойством кварцевого стекла является прозрачность для ультрафиолетовых лучей. [c.197]

    Допустимые нагрузки на стекло определяются ие только его составом, ио и состоянием поверхности изделия. При наличии царапни и заколов стекло разрушайся прн меньших нагрузках заметное действие при этом оказывает влага, конденсирующаяся в микротрещииах стекла. Например, предел прочности иа изгиб для кварцевого стекла и пнрекса составляет в обычных условиях 11.5-10 и 12.2 10 (нлн 11.7 и 12.4 кгс/мм соответственно). В вакууме эти величины возрастают до 19.1 ю и 30,4. 10 н/м (нли 19,5 и 31,0 кгс/MMi). [c.329]


Повышение прочности стекла

Повышение прочности стекла

Для производства упрочненного стекла наибольшее распространение получила воздушная закалка. Закаленное стекло (ЗC) отличается от исходного (сырого) стекла повышенной в 4-5 раз прочностью (120-300 МПа) и характером разрушения, дающего мелкие (до 2 см) округлые осколки. Количество осколков на единицу поверхности («плотность осколков») тем больше, чем выше степень закалки. Это объясняется тем, что в процессе разрушения стекла освобождается большая часть запасенной энергии упругости, которая превращается в поверхностную энергию вновь образованных поверхностей.

Закалка состоит в нагревании стекла в электрической печи до 530-750°С в зависимости от температуры его размягчения, выдержке при этой температуре и резком охлаждении струями воздуха, нагнетаемого через обдувочные решетки различных конструкций, обеспечивающих двухстороннее равномерное охлаждение листа. Нагрев и охлаждение листа осуществляется в вертикальном или горизонтальном положении в агрегатах (печь + решетка) непрерывного или периодического действия.

В результате такой обработки в изделиях появляются равномерно распределённые напряжения: во внутренних слоях – напряжения растяжения, в наружных слоях – напряжения сжатия, увеличивающие механическую прочность и термическую стойкость изделий.

Для повышения прочности листовых стекол до 300-400 МПа, а также упрочнения тонких и термостойких стекол применяется жидкостная закалка (ЖЗ).

В качестве охлаждающей среды используются органические и кремнийорганические жидкости, металлические порошки, взвешенные в струе воздуха (псевдо-жидкостная среда). ЖЗ производится различными способами, в т.ч. погружением, распылением. С целью предотвращения опасных временных напряжений, возникающих при контакте сильно разогретых листов с жидкостью, вводят предварительное воздушное охлаждение стекла (двухстадийная закалка).

Несмотря на высокую прочность получаемых стекол, ЖЗ пока не нашла широкого применения и используется в России, главным образом, для упрочнения небольших листовых деталей и фасонных изделий светотехнического назначения, а за рубежом также и для производства высокопрочного многослойного авиаостекления (процесс «тен-твенти»).

Ионообменное упрочнение (т.н. химическая закалка, ионный обмен, низкотемпературный и.о., ионная набивка) происходит при контакте листового стекла, содержащего Nа, с расплавом КNO3. В стеклах специальных составов, содержащих Li+, он может быть замещен на ионы Na+ из расплава NaNO3. При таком замещении сжимающие напряжения, в отличие от закалочных, сосредоточены в тонком поверхностном слое (до 120 мкм) и превышают закалочные в 3-4 раза, достигая 500-600 МПа, при существенно сниженных, растягивающих напряжениях внутри листа. Величина сжимающих напряжений и глубина сжатого слоя зависят от температуры и продолжительности обработки. Стекло с тонким сжатым слоем (20-50 мкм) получают за 5-10 часов. Большая глубина достигается при продолжительности обработки более 100 часов.

Упрочнение стекла путем удаления поверхностных дефектов травлением в плавиковой кислоте — химическая полировка приводит к наибольшему возрастанию средней прочности при ЦСИ (до 2500 МПа). Несмотря на отсутствие остаточных напряжений, такое стекло при сильном изгибе или ударе, благодаря высокой энергии деформации, разрушается с образованием очень мелких осколков или стеклянного порошка. Из-за большой чувствительности даже к незначительным повреждениям травленые стекла требуют защиты непосредственно после упрочнения с помощью полимеризующихся покрытий, наносимых окунанием, поливом или распылением

Влияние состояния стекла на его прочность









Состояние стекла

Прочность при изгибе, Мпа
  Сырое 30 — 80
  Упрочненное стекло:
     воздушной закалкой 120 — 180
     жидкостной закалкой 200 — 400
     ионным обменом 300 — 500
     травлением 1000 — 1700
     комбинированными способами 1500 — 20000

 

 

 

АО «НИТС им. В.Ф.Солинова» обладает всеми способами упрочнения стекла, некоторые из которых являются «ноу — хау».


cccp3d.ru | Расчет стекла? — Все вопросы о CAE

 

Glass Statics – не требующее установки БЕСПЛАТНОЕ приложение по расчету прочностных характеристик стекла и стеклопакетов, создано как инструмент способствующий сокращению времени проведения предварительных расчетов по подбору параметров используемого светопрозрачного заполнения, объединяющее информацию и по другим вопросам связанным с проектированием светопрозрачных конструкций.

 

существующие на данный момент расчетные модули Glass Statics 1.0.4 (06.2017):

— прочностные расчеты стекла и стеклопакетов:

01 Расчет стеклопакета в соответствии с СН 481-75 «Инструкция по проектированию, монтажу и эксплуатации стеклопакетов»

02 Расчет стекла в соответствии с МДС 31-8.2002 «Рекомендации по проектированию и устройству фонарей для естественного освещения помещений»

03 Расчет стекла в соответствии с монографией «Прочность листового стекла при изгибе» (В.А.Зубков)

04 Расчет стеклопакета в соответствии с DIN 1055 / DIN 1249 / DIN 18516

05 Расчет стекла — как частично загруженной прямоугольной пластинки.

06 Расчет стекла — как свободно опертой прямоугольной пластинки на загружение сосредоточенной силой.

07 Расчет стекла (стеклопакета) на прогиб и прочность [решение Навье]

— расчеты статики фасадных конструкций:

01 Методика подбора стоек и ригелей для двухопорных схем

02 Методика подбора стоек и ригелей для трехопорных схем

— дополнительные модули:

01 Конвертер единиц давления

 

При последующих обновлениях, по мере разработки, отладки и совершенствования программы, будут добавлены дополнительные расчетные модули (подробности анонсированы в меню приложения).

 

http://glassstatics.ucoz.site/

Edited by Glass Statics

Предел — прочность — стекло

Предел — прочность — стекло

Cтраница 3

Длительное воздействие нагрузки приводит к понижению предела прочности стекла. На рис. 131 показана зависимость времени до разрушения от нагрузки для силикатного стекла.
 [32]

Главным свойством закаленного стекла, отличающим его от отожженного, является повышенная механическая прочность. N / см при толщине листа 4 5 мм и больше, предел прочности стекла достигает 250 МПа, т.е. более чем в 5 раз выше, чем у отожженного стекла. Работа разрушения закаленного стекла при испытании на удар возрастает в 8 раз: при толщине 5 мм оно выдерживает удар стальным шаром массой 800 г с высоты более 1200 мм, в то время как отожженное — только с высоты около 150 мм.
 [33]

Кварцевое стекло имеет и другие преимущества — Леред обычным стеклом. При резком охлаждении обычного стекла внешний слой его сжимается, в толще стекла возникают большие механические напряжения, превышающие предел прочности стекла, и оно разрушается. У кварцевого стекла коэффициент термического расширения в несколько раз меньше, чем у обычного стекла, поэтому оно выдерживает гораздо большие перепады температур. Кроме того, у кварцевого стекла значительно выше температура размягчения, поэтому его используют для работы при высоких температурах. Другим ценным свойством кварцевого стекла является прозрачность для ультрафиолетовых лучей.
 [34]

Результаты испытаний плоских образцов [48], приведенные н табл. 16, могут дать лишь некоторое представление о характере изменения пределов прочности стекла при изгибе в зависимости от времени выдержки.
 [35]

Прочность на изгиб является весьма важной эксплуатационной характеристикой стекла, поскольку в практических условиях изделия и детали из стекла обычно подвергаются именно этому виду нагрузки. Предел прочности стекла при изгибе невелик и близок к величине предела прочности стекла при растяжении.
 [36]

При поперечном изгибе в стекле со стороны действия силы возникают напряжения сжатия, а с противоположной — напряжения растяжения. Поэтому предел прочности стекла при изгибе измеряют пределом прочности при растяжении. Стекло работает на растяжение значительно хуже, чем на сжатие. Теоретическая прочность стекла, т.е. прочность связей в его структурной сетке, является высокой и составляет примерно 10 000 МПа.
 [37]

Клк плдно ii: t графика, предел прочности пекла волрастает по мере удаления дефектного слоя. При достижении глубины слон А — 20 мкм предел прочности остается постоянным; следовательно, при шлифовании толщина поврежденного слоя составляла около 20 мкм. Штриховой линией на графике показан предел прочности огнепнополиро-ианного стекла.
 [38]

В котлах высокого давления температурный перепад между этими поверхностями достигает значительной величины. При этом более нагретые слои стекла испытывают напряжение сжатия, менее нагретые-напряжение растяжения. Более опасными для стекла являются напряжения растяжения, так как предел прочности стекла на растяжение в 15 — 20 раз меньше предела прочности на сжатие.
 [40]

Прочность на изгиб является весьма важной эксплуатационной характеристикой стекла, поскольку в практических условиях изделия и детали из стекла обычно подвергаются именно этому виду нагрузки. Предел прочности стекла при изгибе невелик и близок к величине предела прочности стекла при растяжении.
 [41]

При этом деформация, обусловленная сжатием яри охлаждении, не может больше выравниваться подвижностью ( размягченностью) одного из стекол, в результате чего в участке соединения возникают напряжения. До тех пор пока величина этих напряжений не превышает предела разрушения данного стекла ( разрушающих растягивающих или сжимающих напряжений), участок соединения не разрушается. Если внутренние напряжения превышают предел прочности стекла, то на участке соединения появляется трещина.
 [42]

Удаление дефектного слоя на поверхности стеклянного изделия может производиться механическим или химическим путем. Механическое удаление дефектного слоя заключается в сошлифовывании его с последующей полировкой поверхности. На рис. 3 показана зависимость предела прочности стекла от глубины дефектного слоя. Из графика видно, что прочность резко падает при царапинах поверхности стекла до 50 мкм и мало меняется при повреждении слоя на большую глубину.
 [44]

При изменении температуры стекла благодаря его низкой теплопроводности температура его внешних и внутренних слоев становится различной. Это вызывает вследствие термического расширения возникновение напряжений в стекле. Кроме того, термостойкость зависит от предела прочности стекла при растяжении и модуля упругости.
 [45]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4




Закаленные стекла — прочность, надежность, безопасность твоего жилища

Стекло давно вошло в число самых популярных строительных материалов. Причиной послужили его уникальные свойства — прозрачность, простота изготовления, широкое распространение исходных материалов.

Единственным недостатком простого стекла, ограничивающим область его применения, является хрупкость и слабая прочность. В результате многолетних поисков было найдено решение этой проблемы — закаленные стекла, обладающие набором принципиально новых свойств.

Свойства закаленного стекла

  • Стойкость к большим перепадам температуры;
  • Стойкость к ударам и статическим нагрузкам;
  • Безопасность;
  • Высокая прозрачность.

Стекло сохраняет свои характеристики при воздействии низкой и высокой температуры, стойко к температурным перепадам (до 250 градусов). Это позволяет применять такое стекло при изготовлении пожаробезопасных перегородок и дверей, в качестве наружных стен зданий и сооружений.

По стойкости к ударным нагрузкам закаленные стекла превосходят обычные в 5 раз. По пределу прочности на растяжение и изгиб — в 6-10 раз, сравниваясь по этим характеристикам со сталью.

Таблица 1. Показатели ударной и статической прочности стекла обычного, закаленного и стали.

  Ударная прочность, МПа Устойчивость к изгибанию, МПа Устойчивость к растяжению, МПа
Стекло обычное 4-7 18-20 47-52
Стекло закаленное 29-33 190-210 280-310
Сталь 180-220 180-220 180-220

Безопасность закаленного стекла является следствием внутренних напряжений, возникающих при быстром охлаждении. Кроме повышения прочности, это является причиной того, что разрушаясь, стекло превращается в кучку мелких округлых осколков. Их площадь не превышает 3см2 , углы скола меньше сорока пяти градусов. Такие осколки не представляют никакой опасности для человека. В худшем случае они могут только поцарапать.

Рисунок 1. Разрушенные обычные и закаленные стекла.

По степени прозрачности каленое стекло не уступает обычному, и может заменить его везде, где требуется высокая прочность и безопасность.

Зависимость коэффициента пропускания от толщины стекла

Толщина стекла, см 1,9 1,0 0,8 0,7 0,5 0,1
Коэффициент пропускания света 0,73 0,81 0,83 0,86 0,88 0,9

Где применяются закаленные стекла

Уникальные свойства каленого стекла позволяют применять его в строительстве везде, где необходима прозрачность конструкции, безопасность, прочность и термостойкость:

  • Стеклянные перегородки и двери в промышленных и офисных зданиях, жилых помещениях;
  • Стеклянные фасады;
  • Огне и пожаростойкие двери, перегородки, экраны;
  • Перила лестниц;
  • Стеклянные полы и лестницы;

Как делают закаленные стекла

Простое стекло нагревают до температуры 640-7000С и немедленно охлаждают. В результате неравномерного охлаждения в стекле появляются зоны напряженности, увеличивающие сопротивляемость материала внешним статическим и ударным нагрузкам. Если они превышаются, стекло мгновенно превращается в кучку небольших осколков. Это свойство каленого стекла не дает производить его обработку после закалки. Операции резки и высверливания нужно проделывать заранее.

Таблица твёрдости различных видов стекла

Плотность.


Плотность — это отношение массы тела к его объему, которое определяется в кг/м3. На плотность стекол влияет их химический состав. Оксиды тяжелых металлов существенно повышают плотность. Так большое количество свинца входит в состав тяжелых стекол — флинтов, а в составе легких стекол находятся оксиды веществ с малым атомным весом – бора, лития, бериллия и пр. Плотность различных видов стекла можно проследить в следующей таблице:



Плотность стекла также зависит от температуры: при повышении температуры увеличивается удельный объем, а плотность уменьшается. Например, плотность упрочненного (отожженного) стекла выше, чем закаленного. Причина в том, что закаленное стекло имеет более рыхлое строение, так как в процессе закалки в стекле застывает высокотемпературная структура. При отжиге стекла структура получается более плотной. 



Физические свойства: прочность.


Прочность понимается как свойство материалов без разрушений воспринимать различные нагрузки и воздействия. Для характеристики прочности применяют понятие предела прочности.  В зависимости от усилий различают несколько основных видов прочности:



Все эти виды сильно отличаются друг от друга: у стекла довольно высокая прочность на сжатие и сравнительно низкая на удар. Предел прочности на сжатие обычного стекла составляет от 500 до 2000 МПа (оконного стекла примерно 1000 МПа). Его же предел прочности на растяжение значительно меньше, поэтому предел прочности стекла при изгибе определяют пределом прочности при растяжении. Этот показатель составляет 35 -100 МПа. В процессе закалки стекла его прочность можно повысить в 3-4 раза. Есть несколько способов увеличения прочности стекла:



То есть на прочность стекла не в последнюю очередь влияет состояние его поверхности: если имеются царапины, трещины, сколы и другие повреждения, то прочность снижается в 4-5 раз. Также необходимо учитывать химический состав, гомогенность, размер, степень отжига, температуру и состояние окружающей среды. При более высоких температурах прочность стекла увеличивается в связи с тем, что поверхность поглощает меньше влаги, и уменьшаются перенапряжения стекла у микротрещин. 


Физические свойства: хрупкость.


Очень часто при некоторых нагрузках происходит небольшое превышение предела прочности материала, и он внезапно разрушается. Такое свойство называется хрупкостью. Хрупкость стекла обусловлена его прочностью на удар. Хрупкость сопряжена с ударной вязкостью. Ударная вязкость — способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения при воздействии ударной нагрузки. При ударных нагрузках возникает более высокая скорость выделения энергии, чем от усилий на сжатие, растяжение или изгиб. То есть ударная вязкость определяет способность материала к быстрому поглощению энергии. Хрупкость стекла зависит от различных факторов:



В основном разрушение стекла происходит с поверхности из-за возникновения и роста микротрещин. Наиболее хрупко гомогенное стекло с незначительным количеством посторонних включений.


Физические свойства: твердость.


Твердость — это способность материала оказывать сопротивление проникновению в него более твердого материала. На твердость стекла решающее влияние оказывает его химический состав. По шкале Мооса твердость стекла находится между показателями апатита и кварца и составляет 6-7 единиц. К самым твердым относятся кварцевые стекла и некоторые виды боросиликатного стекла, к наиболее мягким принадлежат силикатные стекла, содержащие большое количество свинца. При механической обработке повышенная твердость стекла вызывает значительные затруднения. Для улучшения условий и результатов обработки в состав стекла вводят оксиды щелочей и свинца. В целом твердость стекла характеризуется его микротвердостью, которая определяется с помощью специальных приборов при вдавливании под нагрузкой в стекло алмазной пирамиды. Чем выше твердость стекла, тем меньше размер отпечатка пирамиды в нем.


Для получения более подробной информации о свойствах современного стекла смотрите наше видео 



Физические свойства стекла | Saint Gobain Building Glass UK

Механические свойства стекла

Плотность

Плотность стекла 2,5, что дает плоскому стеклу массу 2,5 кг на м2 на мм толщины, или 2500 кг на м3.

Прочность на сжатие

Прочность стекла на сжатие чрезвычайно высока: 1000 Н / мм2 = 1000 МПа. Это означает, что для того, чтобы разбить стеклянный куб размером 1 см, требуется груз весом около 10 тонн.

Предел прочности

Когда стекло отклоняется, его одна сторона подвергается сжатию, а другая — растяжению. В то время как устойчивость стекла к напряжению сжатия чрезвычайно высока, его сопротивление растягивающему напряжению значительно ниже.

Устойчивость к поломке при прогибе порядка:

— 40 МПа (Н / мм2) для закаленного стекла
— от 120 до 200 МПа для закаленного стекла (в зависимости от толщины, кромки, отверстий, надрезов и т. Д.).
Повышенная прочность закаленного стекла SGG SECURIT является результатом процесса закалки, в котором обе стороны подвергаются сильному сжатию. SAINT-GOBAIN GLASS может посоветовать подходящие рабочие нагрузки для различных типов стекла и может рассчитать подходящую толщину для любого архитектурного применения.

Эластичность

Стекло — это идеально эластичный материал: он не деформируется, вплоть до разрушения. Однако он хрупкий и без предупреждения сломается, если подвергнуть его чрезмерной нагрузке.

Модуль Юнга, E

Этот модуль выражает силу растяжения, которая теоретически должна быть приложена к стеклянному образцу, чтобы растянуть его на величину, равную его первоначальной длине.

Выражается в силе на единицу площади. Для стекла в соответствии с европейскими стандартами:

E = 7 x 1010 Па = 70 ГПа

• Коэффициент Пуассона, μ (коэффициент бокового сжатия)

При растяжении образца под действием механического напряжения наблюдается уменьшение его поперечного сечения.Коэффициент Пуассона (μ) — это отношение между единичным уменьшением в направлении, перпендикулярном оси усилия, и единичной деформацией в направлении усилия.
Для стекла в зданиях значение коэффициента μ составляет 0,22.

Тепловые характеристики

Линейное расширение

Линейное расширение выражается коэффициентом, измеряющим растяжение на единицу длины при отклонении на 1 ° C. Этот коэффициент обычно дается для диапазона температур от 20 до 300 ° C.

Коэффициент линейного расширения для стекла составляет 9 x 10-6 м / мк.

Термическое напряжение

Из-за низкой теплопроводности стекла, см. Теплоизоляционное остекление, частичный нагрев или охлаждение листа стекла создает напряжения, которые могут вызвать термическое разрушение. Когда стекло обрамлено, края заключены в фальц, который защищает их от прямого солнечного излучения. Это может вызвать перепады температур, достаточные для термического разрушения.Этот риск увеличивается при использовании солнцезащитных очков, поглощающих тепло.

Пример

Кусок стекла длиной 2 метра (выраженный в миллиметрах), подвергнутый повышению температуры на 30 ° C, удлиняется на:
2000 x 9 x 10-6 x 30 = 0,54 мм Теоретически увеличение на 100 ° C приведет к заставьте 1 метр стекла расшириться примерно на 1 мм.
В таблице ниже приведены коэффициенты линейного расширения для других материалов.

В приложениях или системах, где существует риск создания значительных перепадов температуры в стеклянной панели, может потребоваться принятие особых мер предосторожности во время обработки и установки.

Термоупрочнение или закалка стекла позволяет ему выдерживать перепады температур от 150 до 200 ° C. SAINT-GOBAIN GLASS может выполнить анализ рисков термической безопасности по запросу.

Прочность стекла

Стекло не похоже на другие изделия, используемые в зданиях. Он чистый, довольно жесткий, обеспечивает большую прочность, но также может быть хрупким. На атомном уровне стекло представляет собой сеть кремниевых и кислородных связей, случайно модифицированных натрием. Структура не такая правильная, как если бы она была жидкой.Сеть связей предотвращает пластичность стекла. Ингредиенты для стекла непрозрачны, и именно плавление этих продуктов создает новые связи. Когда стекло остывает, ингредиенты скрепляются друг с другом, прежде чем они смогут вернуться к своей первоначальной структуре.

Представление о стекле как переохлажденной жидкости неверно. Стекло при изготовлении охлаждается до твердого состояния. Для многих материалов атомы возвращаются в исходное состояние при охлаждении, но для стекла обратный переход ограничен, и новая структура сохраняется.Жесткость изделия выгодно отличает его от других материалов. Большинство листовых материалов деформируются под нагрузкой. Структура позволяет атомам или молекулам перемещаться друг мимо друга, в отличие от стекла. Свобода в других материалах может привести к необратимой деформации, когда стекло возвращается к своей форме после снятия нагрузки. Силы, приложенные к материалам, вызывают напряжение, которое является мерой внутренних сил на единицу площади. Неудивительно, что связь между напряжением и деформацией в стекле линейна из-за его неспособности вести себя пластически.

Когда стекло находится под нагрузкой, оно изгибается и воспринимает нагрузку до определенного уровня, а затем внезапно выходит из строя, как только его пороговое значение будет достигнуто. Провал может быть внезапным и впечатляющим. Как только трещина начинается, в ее структуре мало что может остановить ее распространение. Более позитивным моментом является то, что поскольку внутренняя структура не является подвижным стеклом, оно не страдает от динамической усталости. После снятия напряжения стекло возвращается в неизменном виде. Стеклянная пластина в окне, подвергающемся воздействию ветра в течение многих лет, не выходит из строя, потому что на нее постоянно воздействует ветер.

Прочность стекла определяют, подвергая стекло нагрузке до тех пор, пока оно не разобьется. Поверхностная прочность измеряется с помощью кольца, а прочность кромки — по 4-точечному изгибу. Испытание повторяется для получения распределения прочности на разрыв. Даже если стекло взято с одной и той же пластины, нельзя предположить, что стекло разобьется при точно такой же нагрузке. Распределение диапазона результатов испытаний выражается модулем Вейбулла. Исходя из этого, мы знаем, насколько предсказуема прочность стекла и насколько прочен был самый слабый образец.Затем у нас есть данные о свойствах стекла, которые мы можем использовать для сравнения напряжения и прогиба при заданной нагрузке.

Есть процессы, повышающие прочность стекла. При закалке стекло нагревается до температуры, при которой оно снова становится гибким, а затем равномерно и быстро охлаждается. Наружная поверхность охлаждается быстрее, чем внутреннее стекло. Поскольку сердечник пытается сжаться, а внешние поверхности уже охладились, внешняя поверхность сжимается, в то время как сердечник находится под напряжением.Сжатие на поверхности стягивает стекло, поэтому любые дефекты закрываются, а не открываются. Стекло разрушится только тогда, когда будет преодолена прочность на сжатие. Энергия, накопленная в стекле, высвобождается, и стекло разбивается, приобретая характерную форму закаленного стекла. Закаленное стекло предсказуемо в 5 раз прочнее, чем закаленное стекло той же толщины.

(PDF) Исследования по определению прочности на изгиб тонкого стекла

относительно плоскости стекла.Было выбрано очень маленькое значение 510

−5

Н / мм

2

, которое применялось в начале расчета

и затем линейно уменьшалось. Достигнув 10% от целевого перемещения привода

, приложенная поверхностная нагрузка была снижена до нуля

.

Статическая нагрузка стекла учитывалась гравитационной нагрузкой

9 · 81 м / с

2

. Однако анализ показал, что часть

от статической нагрузки была мала, и ею можно было пренебречь.Конвергентное исследование

gence относительно подходящего размера сетки конечных элементов

показало, что при меньшем размере конечных элементов основные

растягивающие напряжения увеличиваются и сходятся к одному значению.

Для дальнейших исследований в данном исследовании был выбран размер элемента

20 мм 20 мм. Дальнейшее уменьшение размера элемента

потребует только больше вычислительного времени.

Основное напряжение (σ

H,

м) рассчитывалось по описанной модели

.Результат согласуется со следующей приблизительной оценкой

. Умножив усилие привода (F

zyl

) и отклонение

(z

m

), можно вычислить момент (M

non-lin, BT

) в середине пролета. обозначено как

13: Mnon-lin; BT ¼Fzyl zm

Используя уравнение 13, нелинейное напряжение изгиба при растяжении

bB, non-lin, BT

) может быть определено в центре стеклянная панель

с уравнением 14.

14: σbB; non-lin; BT ¼Fzyl

AþMnon-lin; BT

W

Сравнивались экспериментально и численно определенные значения и тенденции

, а также сравнение программного обеспечения

Marc Mentat (Spitzhüttl , 2013) и Ansys (Nehring, 2014).

На рисунке 6 показано главное напряжение (σ

H,

м) как функция движения привода

(x

зил

) и сравниваются численные и экспериментальные результаты

.Эксперименты проводились с

полностью закаленных образцов тонкого стекла толщиной 2,1 мм от двух разных производителей

. Ход кривых аналогичен, с примерно логарифмическими характеристиками

. Отклонение между экспериментальными и численными результатами

основано на изменении параметров материала

: не только производственные параметры

каждого производителя (например, параметры предварительного напряжения) имеют влияние, но и такие параметры, как как толщина стекла, модуль Юнга

и коэффициент Пуассона.Толщина стекла двух рассматриваемых образцов

(образец 12 и образец 17) от двух различных производителей

на Рисунке 6 была определена как 2 · 07 мм,

,

и 2 · 1 мм (среднее значение).

Кроме того, дефекты и повреждения, особенно на краях образцов

, могут привести к отклонениям в результатах. Испытания

показали, что даже образцы от одного производителя подвергались

большим вариациям: определенные значения напряжения изгиба при растяжении

одной серии находились в диапазоне 91–145 Н / мм

2

.Эти дефекты

не были включены в численную модель, но были учтены различные параметры материала

, которые будут обсуждаться

в разделе 2.3.3.

Численный анализ проводился с использованием двух различных программ анализа конечных

элементов, Ansys Workbench (Kohnke, 2012)

и Marc Mentat (MSC Software Corporation, 2014), для проверки

на любые отклонения. Используя те же параметры материала

(например,Модуль Юнга E = 70 000 Н / мм

2

, коэффициент Пуассона

μ = 0,23, толщина панели d = 2 мм), типы элементов и размеры

, расчетные растягивающие напряжения изгиба составили

матч удовлетворительно. Обе программы используют подход Ньютона – Рафсона

для решения нелинейных задач. Этот метод оценивает

вектора несбалансированной нагрузки перед каждым решением. Программа

выполняет линейное решение с использованием несбалансированных нагрузок

и проверяет сходимость, пока выполняются критерии сходимости.

2.3.3 Численный анализ чувствительности

Используя ранее описанную модель в Ansys Workbench,

, влияние различных параметров (модуля Юнга (E), толщины стекла

(d) и коэффициента Пуассона (μ)) на численное Результаты

были изучены.

2.3.3.1 ВЛИЯНИЕ МОДУЛЯ МОЛОДЫХ

Во многих стандартах и ​​правилах проектирования модуль Юнга (E) стекла

определяется как 70 000 Н / мм

2

(например,DIN 18008-1 (DIN,

2010) и EN 572 (CEN, 2011)). Расчеты, описанные в разделе 2.3.2

, также были выполнены с этим значением модуля Юнга

. Однако, поскольку E зависит от состава материала

, он подвержен колебаниям. Для оценки влияния E были сравнены следующие значения

: усилие привода (F

zyl

), прогиб (z

м

), главное напряжение (σ

H, м

).

) и главной деформации (ε

H,

м) при

перемещение привода в направлении x x

zyl

= 150 мм.

Результаты показаны в Таблице 2 и на Рисунке 7.

0

0

25

50

75

100

Производитель 1 — образец 12, d = 2 · 07 мм

Производитель 2 — образец 17, d = 2 · 1 мм

Ansys Workbench, d = 2 · 1 мм

Ansys Workbench, d = 2 · 0 мм

Marc Mentat, d = 2 · 0 мм

125

10 20 30 40 50

Xzyl: мм

60 70 80 90

σH, м: Н / мм2

Рисунок 6.Сравнение численных и экспериментальных результатов

7

Структуры и здания Исследования по определению изгиба

Прочность тонкого стекла

Маниатис, Неринг и Зиберт

Отпечаток предоставлен www.icevirtuallibrary.com

Авторская копия для личного пользования , не для распространения

% PDF-1.7
%
421 0 объект
>
эндобдж

xref
421 100
0000000016 00000 н.
0000003090 00000 н.
0000003280 00000 н.
0000003316 00000 н.
0000003797 00000 н.
0000004064 00000 н.
0000004203 00000 н.
0000004342 00000 п.
0000004481 00000 н.
0000004620 00000 н.
0000004759 00000 н.
0000004898 00000 н.
0000005037 00000 н.
0000005175 00000 п.
0000005314 00000 п.
0000005453 00000 п.
0000005592 00000 н.
0000005731 00000 н.
0000005870 00000 н.
0000006009 00000 п.
0000006147 00000 н.
0000006285 00000 н.
0000006423 00000 н.
0000006561 00000 н.
0000006700 00000 н.
0000006837 00000 н.
0000006976 00000 п.
0000007115 00000 н.
0000007254 00000 н.
0000007393 00000 н.
0000007532 00000 н.
0000007671 00000 н.
0000007810 00000 п.
0000007949 00000 п.
0000008088 00000 н.
0000008226 00000 н.
0000008365 00000 н.
0000009002 00000 н.
0000009800 00000 н.
0000010430 00000 п.
0000010467 00000 п.
0000011056 00000 п.
0000011170 00000 п.
0000011282 00000 п.
0000011987 00000 п.
0000012699 00000 п.
0000012788 00000 п.
0000013813 00000 п.
0000015021 00000 п.
0000015836 00000 п.
0000016643 00000 п.
0000017559 00000 п.
0000018543 00000 п.
0000018844 00000 п.
0000018871 00000 п.
0000019011 00000 п.
0000019847 00000 п.
0000023065 00000 п.
0000024152 00000 п.
0000024323 00000 п.
0000024600 00000 п.
0000027232 00000 н.
0000032964 00000 н.
0000033048 00000 н.
0000033118 00000 п.
0000037914 00000 п.
0000040563 00000 п.
0000046391 00000 п.
0000046430 00000 н.
0000046517 00000 п.
0000046604 00000 п.
0000046691 00000 п.
0000046778 00000 п.
0000046865 00000 п.
0000046952 00000 п.
0000047039 00000 п.
0000047126 00000 п.
0000047213 00000 п.
0000047300 00000 п.
0000047387 00000 п.
0000047474 00000 п.
0000047561 00000 п.
0000047648 00000 п.
0000047735 00000 п.
0000047822 00000 н.
0000047909 00000 н.
0000047996 00000 н.
0000048083 00000 п.
0000048170 00000 п.
0000048257 00000 п.
0000048344 00000 п.
0000048431 00000 н.
0000048518 00000 п.
0000048605 00000 п.
0000048692 00000 н.
0000048779 00000 н.
0000048866 00000 н.
0000048953 00000 п.
0000049040 00000 п.
0000002296 00000 н.
трейлер
] / Назад 2742296 >>
startxref
0
%% EOF

520 0 объект
> поток
hb«mD @ cE # S

Оборудование для испытания прочности стекла на изгиб

Стекло трудно удерживать, поэтому прочность стекла измеряется при изгибе или изгибе.Модуль разрыва, или MOR, обычно связан с прочностью стекла и рассчитывается как максимальное поверхностное напряжение в изогнутой балке в точке разрушения. При испытаниях на растяжение для всех дефектов наблюдается максимальное напряжение, поэтому MOR или модуль разрыва больше на 30%, потому что объем, подверженный максимальному напряжению, невелик, и вероятность большого дефекта в области с высоким напряжением также мала. Измерители прочности стекла предназначены для испытания хрупких материалов.

Наиболее распространенным стандартом испытаний, или методом испытаний, или нормой прочности стекла является ASTM C158, который рассчитывает модуль разрыва.Испытание стекла на прочность и модуль разрыва обычно включает использование большой площади поверхности и исключение краевых эффектов, которые пытается сделать C158. ASTM C158 использует прочность на изгиб для расчета модуля разрушения стекла, поскольку это минимизирует разрывы, которые возникают по краям. Другие испытания на прочность стекла минимизируют краевые эффекты за счет испытаний на равноосную прочность, таких как ASTM F394 или ASTM C1499. Неупрочненные стеклянные материалы имеют относительно низкую прочность на разрыв, но высокую прочность на сжатие, поэтому большая часть разрушения стекла происходит из-за разрушения под действием напряжения растяжения.Наиболее распространенным стандартом испытаний стекла на прочность является ASTM C 158. Он измеряет модуль разрыва и рекомендует, чтобы отношение ширины к толщине стандартных образцов MOR составляло от 2: 1 до 10: 1. Оборудование для испытания прочности стекла Наши приспособления MOR серии G22 или G238 для изгиба при изгибе при разрыве имеют пролет нагрузки и опорную опору, а также ролики, предназначенные для качания параллельно и перпендикулярно длинной оси образца. Это позволяет регулировать хороший контакт в несовершенных образцах, которые могут сужаться по длине или по высоте.Testresources предлагает линейку оборудования для испытаний на прочность стекла на изгиб, тестеров и испытательных машин с модульными приспособлениями, которые можно настроить в соответствии с конкретными требованиями к испытаниям прочности стекла на изгиб. Они могут быть оснащены защитными кожухами для предотвращения разрушения образца. Наше приспособление для четырехточечного изгиба G124 разработано специально в соответствии с требованиями стандарта EN 1288. В общем, наши приспособления для изгиба при изгибе при разрыве обладают модулем упругости при разрыве и характеризуются диапазоном нагрузки и опорой для пролетов, а также роликами, предназначенными для качания параллельно и перпендикулярно длинной оси образца.Это позволяет регулировать хороший контакт в несовершенных образцах, которые могут сужаться по длине или по высоте.

Применимые стандарты испытаний

Рекомендуемая испытательная машина

Универсальные испытательные машины серии 100

Усилия до 10 кН (2250 фунтов силы)
Настольные системы низкого усилия
Модульная серия из пяти вариантов рамы с регулируемым испытательным пространством
Доступная опция испытаний на растяжение и сжатие , изгиб, отслаивание и многое другое

Универсальные электромеханические испытательные машины серии 300

Диапазон усилия от 5 кН до 600 кН (от 1125 фунтов до 135000 фунтов силы)
Регулируемое пространство для испытаний
Самый популярный выбор для испытаний на статическое растяжение и сжатие
Эти двухстоечные тестеры доступны как в настольной, так и в напольной моделях.

Рекомендуемые принадлежности для испытаний

Прочность на изгиб стекла и полиэтиленового волокна в сочетании с тремя различными композитами

J Dent (Shiraz).2013 Март; 14 (1): 13–19.

F Sharafeddin

a Кафедра оперативной стоматологии, Исследовательский центр биоматериалов, Школа стоматологии, Ширазский университет медицинских наук, Шираз, Иран

AA Alavi

a Кафедра исследований биоматериалов Исследовательского центра биоматериалов , Школа стоматологии, Ширазский университет медицинских наук, Шираз, Иран

Z Talei

b Кафедра оперативной стоматологии, Школа стоматологии, Ширазский университет медицинских наук, Шираз, Иран

a Dept.хирургической стоматологии, Исследовательский центр биоматериалов, Школа стоматологии, Ширазский университет медицинских наук, Шираз, Иран

b Кафедра оперативной стоматологии, Школа стоматологии, Ширазский университет медицинских наук, Шираз, Иран

Автор для переписки: Шарафеддин Ф., отдел оперативной стоматологии, Исследовательский центр биоматериалов, Школа стоматологии, Ширазский университет медицинских наук, Шираз, Иран, тел .: + 98-0711-6263193-4
, Электронная почта: [email protected]

Поступила в редакцию июнь 2012 г .; Пересмотрено, октябрь 2012 г .; Принята в печать 2012 г.

Авторские права © 2013: Стоматологический журнал (Шираз, Иран). Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/), которая разрешает неограниченное использование , распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. Эта статья цитируется в других статьях PMC.

Аннотация

Постановка проблемы: Изгиб композитов, армированных волокном (FRC), которые могут использоваться вместо фиксированных протезов с металлическим каркасом, получил большую поддержку из-за огромных требований к консервативным и эстетическим реставрациям.Изгиб волокна должен хорошо прилегать к покрывающему композиту. Еще не сообщалось об исследованиях, сравнивающих комбинацию стекловолокна и полиэтиленового волокна с композитом с наполнителем из твердых частиц и композитом, армированным волокном.

Цель: В этом исследовании сравнивалась прочность на изгиб двух типов волокон в сочетании с тремя типами композитов.

Материалы и метод: Шестьдесят шесть образцов были приготовлены в разъемной форме (25 × 2 × 2 мм). По типу смолы и волокна образцы были разделены на шесть групп (N = 11): группа 1: композит Z250 + полиэтиленовое волокно; группа 2: композит Build It + полиэтиленовое волокно; группа 3: композит Nulite F + полиэтиленовое волокно; группа 4: стекловолокно + композит Z250; группа 5: стекловолокно + композит Build-It и группа 6: стекловолокно + Nulite F.Средние значения прочности на изгиб (МПа) определяли в испытании на трехточечный изгиб при скорости ползуна 1 мм / мин на универсальной испытательной машине (Zwick / Roell Z020, Германия). Результаты были статистически проанализированы с использованием одно- и двухфакторного дисперсионного анализа и апостериорных LSD-тестов ( p <0,05).

Результаты: Наибольшая прочность на изгиб была зарегистрирована для стекловолокна в сочетании с композитом Z250 (500 МПа), а наименьшая — для полиэтиленового волокна в сочетании с композитом Build-It (188 МПа).Односторонний тест ANOVA показал, что не было статистически значимой разницы между комбинациями полиэтиленовых волокон ( p = 0,62), но было существенное различие между комбинациями стекловолокна ( p = 0,0001). Двусторонний дисперсионный анализ показал, что тип волокна оказывает значительное влияние на прочность на изгиб ( p = 0,0001).

Заключение: Было показано, что выбор типа волокна и композита имеет существенное положительное влияние на изгибные свойства армированного волокном композита.Стекловолокно оказывает значительное влияние на свойства изгиба непосредственно изготовленных образцов.

Ключевые слова: Стекловолокно, Полиэтиленовое волокно, Прочность на изгиб, Композит

Введение

В последнее время все более популярным стало использование композитов, армированных волокном (FRC), которые можно в основном использовать вместо протезов с фиксированным металлическим каркасом. из-за огромных требований к консервативной и эстетической реставрации. По сравнению с несъемными металлическими зубными протезами этот тип реставрации легче и элегантнее.Кроме того, он может прикрепляться к тканям зуба и причинит меньше вреда оставшимся зубам [1]. Хотя долговечность этих типов протезов меньше, чем у металлических каркасов, стоимость и время, затрачиваемые на изготовление таких консервативных протезов, меньше [1]. О долговечности FRC сообщалось по-разному в связанных исследованиях, так что общий коэффициент долговечности от 75 до 94,75 процента был зарегистрирован через три-пять лет [2-4].

FRC представляет собой комбинацию матрицы из волокна и смолы.Волокно является армирующей частью, обеспечивающей стабильность и жесткость, тогда как матрица смолы является защитной частью, обеспечивающей армирование и способность работать с материалом [5-6]. Механические характеристики и эффективность армирования волокном в FRC зависят от типа волокна (стекло, углерод, полиэтилен, арамид), количества волокон, структуры волокна, включая однонаправленное, двунаправленное и произвольно ориентированное волокно, положения волокна, волокна- адгезия матрицы смолы, свойства матрицы волокна и смолы, качество пропитки волокна и сорбция воды матрицей FRC [7-8].

Тип волокна, которое используется для производства FRC, зависит от цели его использования и связанных с ним функций и характеристик. В лаборатории используются различные типы стекловолокна, тогда как в стоматологических кабинетах полимеры, армированные полиэтиленом, применяются непосредственно [9].

В ходе исследования композиты, наполненные стекловолокном, показали высокую стойкость к разрушению или остановке трещин и обеспечили локальную поддержку для устранения энергии, которая была произведена во время разрушения.Также было получено усиление композита одиночными кристаллами Whisker из нитрата кремния [10].

Кроме того, в качестве облицовки характеристики волокнистого покрытия композитных смол влияют на физико-механические свойства FRC и его эстетические характеристики [11]. Волокно работает как субструктура и распределяет нагрузки, возникающие при жевании, в то время как поверхностный композит обеспечивает его анатомический противовес и красоту [12-13].

Для достижения высокой жесткости FRC, изгиб волокна должен быть хорошо подогнан к его покрывающему композиту [12].Композит с наполнением из частиц (PFC), который в основном представлен как гибридный и микрозаполненный, может обеспечить долговечную внутриротовую реставрацию. Многие исследования были направлены на то, чтобы найти способ улучшить механические свойства ПФУ. К ним относятся выбор подходящего наполнителя и матрицы смолы, использование различных методов отверждения, усиление композитной смолы микрочастицами стекловолокна и Whisker, использование уплотненных пористых керамических наполнителей и улучшение содержания наполнителя [15]. Тем не менее, эти вещества не обладают достаточной прочностью на изгиб, чтобы заменить потерянный зуб.Комбинация PFC с FRC уже показала улучшение механических свойств при использовании in vivo [16-17]. Между тем, возможность использования этой комбинации напрямую и ее прикрепление к тканям зуба сделала возможным применение соединения (PCF с FRC) для изготовления мостовидного протеза и замены им утраченного зуба [18-20].

В этом исследовании мы проанализировали стекловолокно при прямом применении и сравнили его прочность на изгиб с полиэтиленовым волокном. Более того, три композитных материала были испытаны в сочетании с этими двумя волокнами.К ним относятся композит Z250, который является типом композитных материалов с наполнителем (PFC) и усилен смесью диоксида кремния и циркония, а также композиты Build It и Nulite F, наполненные частицами стекловолокна. Целью этого исследования было изучение прочности на изгиб для достижения желаемой комбинации с высокими механическими качествами.

Материалы и метод

Подробная информация о материалах, использованных в этом экспериментальном исследовании, приведена в. В общей сложности 66 образцов в 6 группах (n = 11) были приготовлены в разъемной форме с размерами паза 2 × 2 × 25 мм в центре формы.

Таблица 1

Материалы, использованные в данном исследовании

Чтобы оценить испытание на прочность на изгиб, была подготовлена ​​латунная разъемная форма с прорезью для пространства размером 2 × 2 × 25 (мм).Шестьдесят шесть образцов с указанными размерами были изготовлены в шести группах, в зависимости от типа волокна и используемой композитной смолы. емкость на 20 минут, вдали от света, чтобы она полностью пропиталась смолой. После этого его одним движением вынимали из контейнера и помещали на дно формы со стороны растяжения, не задерживая воздух, в то время как ориентация волокна всегда была вдоль оси формы.Несколько лабораторных исследований показали, что максимальная прочность на изгиб будет достигнута, когда волокно будет помещено на дно образца 18-19], как это было в этом исследовании. В группах 4, 5 и 6 предварительно пропитанные стеклянные волокна разрезали на полосы длиной 25 мм и помещали на дно формы. Затем три различных типа композитных смол: Z250, Nulite F и Built. Он был тщательно упакован по волокнам. Удалять лишние материалы и избегать попадания воздуха; все образцы прижимались прозрачной полоской, а затем на них помещалась стеклянная пластина.

Наконец, образцы фотополимеризовали с помощью светодиодного блока (LED, Demetron, Kerr) в четырех областях формы с мощностью 1100 мВт / см 2 -свет в течение 40 секунд. После извлечения образцов из формы их размеры контролировали штангенциркулем, а образцы полировали алмазным бором. Перед проведением испытания образцы хранили при комнатной температуре в дистиллированной воде в течение 24 часов. Все процедуры выполнялись одним оператором с целью стандартизации процедуры.

Испытание на прочность при изгибе

Для измерения прочности на изгиб образцы были испытаны на универсальной испытательной машине при скорости ползуна 1 мм / мин в рамках испытания на трехточечный изгиб.

Значения, полученные из разрушения образцов (в Ньютонах), были модифицированы в следующую формулу (в МПа) [7]:

δ = 3ωI / 2bd 2 Где

δ = Прочность на изгиб

ω = Максимальная нагрузка, приложенная к образцу в Ньютонах

I = Расстояние между двумя опорами в миллиметрах

b = Ширина образца в миллиметрах и

d = Высота образца в миллиметрах.

Данные, собранные для трещины, были сведены в таблицу и проанализированы с помощью SPSS с использованием однофакторного дисперсионного анализа, двустороннего дисперсионного анализа и апостериорных тестов LSD ( p <0,05).

Результаты

Самая высокая прочность на изгиб была зафиксирована для стекловолокна в сочетании с композитом Z250 (500 МПа), а самая низкая — для полиэтиленового волокна в сочетании с композитом Build It (188 МПа) ().

Таблица 2

Прочность на изгиб и значение p образцов

Материалы Производство Химический состав
Волоконная лента Angelus, Бразилия Стекловолокно
Волоконная оплетка BTD, Австралия Полиэтиленовое волокно
St. BIS-GMA, UDMA, BIS EMA
Nulite F (светоотверждение) BTD, Австралия Композит, армированный микростанцами, гибридный BIS-GMA
Build It FR (двойное отверждение) Pentron Corp Армированный волокном наполнитель, стеклянный наполнитель, измельченный, BIS GMA, UDMA
Резист (склеивание) BTD, Австралия Смола без наполнителя, низкая вязкость, BIS-GMA, UDMA, COMPHORQUINONE

905

Композитный Полиэтилен

комбинация


Стекло

комбинация


Значение P
SD Среднее (МПа) Среднее

(МПа)
Нулит F 33.22 203.90 .009 243,34 Nulite F
Build It 55.10 188.09 .0001 331.0921 .0001 500.09 Z250

Односторонний анализ Anova показал, что не было существенной разницы между комбинациями полиэтиленовых волокон ( p = 0.62), но между комбинациями стекловолокна была значительная разница ( p = 0,0001) ().

Таблица 3

Прочность на изгиб и значение p образцов

1 9021 188.09 905

Волокно Нулит F


Build-It


Z250


Значение P
Среднее
)
МПа)
SD Среднее
)
МПа)
SD Среднее
)
МПа)
SD
Стекло 243.34 500,09 331,09 79,19 500,09 31,24 .0001
Полиэтилен 203,90 203,90 203,45

Two-Way Anova показал, что тип волокна оказывает значительное влияние на прочность на изгиб ( p = 0,0001).

Тест LSD показал, что не было существенной разницы между композитами Nulite F и Built It, хотя прочность на изгиб Z250 была значительно выше, чем у двух других композитов.

показывает, что прочность на изгиб в трех испытательных группах уменьшалась с разной скоростью.

Расчетные предельные средние значения прочности на изгиб

Обсуждение

Прочность на изгиб и модуль упругости являются двумя наиболее важными механическими характеристиками при оценке систем армирования волокном. Испытание на прочность на изгиб, которое проводится методом испытания на трехточечный изгиб, позволяет одновременно измерять как растягивающее, так и сжимающее состояние [1, 21].

Это исследование показало, что различные типы волокон в сочетании с данными композитами значительно различаются по прочности на изгиб, а целые композиции со стекловолокном обладают большей прочностью на изгиб.

Похоже, что одной из причин того, что применяемое стекловолокно в этом исследовании было более прочным, чем полиэтиленовое волокно, была его предварительная пропитка при производстве. Предварительная пропитка улучшает связывающие свойства волокна и создает однородное вещество, что, в свою очередь, увеличивает прочность в 2–3 раза больше, чем волокна, пропитанные вручную [21].Исследование показало, что стекловолокно обеспечивает отличную адгезию между волокном и полимерной матрицей, а усиливающие эффекты стекловолокна повышают механические свойства матрицы [7].

В этом исследовании не было обнаружено различий между различными комбинациями композитов и полиэтиленового волокна. Это означает, что прочность на изгиб различных типов композитов в сочетании с полиэтиленовым волокном примерно одинакова. Однако результаты показали, что существует значительная разница между прочностью на изгиб различных типов этих композитов в сочетании со стекловолокном.Результаты показали, что разница в средней прочности на изгиб стекловолокна в сочетании с тремя типами композитов Nulite F, Built It и Z250 была значительной. Более того, он показал, что комбинация стекловолокна с Z250 имеет более высокую прочность на изгиб, чем два других композитных материала. Частично это может быть связано с различиями в загрузке наполнителя, типе наполнителя, матрице смолы и ее составе.

Стекло химически аморфное вещество и содержит тетрагидрокремнезем.Эти вещества случайным образом соединились друг с другом в сеть. Следовательно, стеклянные волокна имеют разные химические и физические характеристики, которые отличают их от органических волокон, таких как сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) и кевлар [8]. Улучшенная адгезия композитов и стекловолокна может быть связана с содержанием диоксида кремния в волокне и, как следствие, более прочными связями, которые, в свою очередь, приводят к повышенной прочности на изгиб. [22].

Другой причиной высокой прочности на изгиб комбинации стекловолокна и композитной смолы Z250 может быть самая прочная химическая связь между стекловолокном и стоматологическими полимерами, такими как метилметакрилат и Bis-GMA или UDMA в Z250.В то время как Nulite F содержит только Bis-GMA с 71% наполнителя размером от 0,04 до 16 мкм. Z250 содержит 60% частиц наполнителя по объему, включая цирконий-кремнезем мельчайших размеров (в среднем 0,6 микрона). Комбинация композита Built It со стекловолокном обеспечивает большую прочность на изгиб, чем стекловолокно и компаунд Nulite F. Это может быть связано с присутствием UDMA и Bis-GMA вместе со стекловолокном в «рубленой» форме [23], что увеличивает прочность вещества на сжатие и может влиять на прочность на изгиб.Отношение наполнителя к смоле также важно, и поскольку количество наполнителя выше, чем количество смолы, проникновение света будет более трудным во время отверждения [24].

Следовательно, композитная смола может не достичь своей предельной прочности, и это может объяснить причину более низкой прочности Nulite F по сравнению с Z250. Даже несмотря на то, что Built It, композит двойного отверждения содержит большое количество наполнителя, при недостаточной освещенности отверждения этот композит станет химически отвердевшим через 4 минуты и достигнет своей предельной прочности.Кажется, проблема, связанная с этим композитом, заключается в его высокой усадке во время процесса отверждения и напряжении, которое создается во время полимеризации.

В аналогичном исследовании также было обнаружено, что сопротивление излому фиксированных частичных протезов (FPD) сильно увеличивается с каркасом из стекловолокна. Более того, армирующий эффект волокна сильно зависит от типа используемой композитной смолы [25-26].

Eronate et al. сообщили, что прочность на изгиб гибридного композита в сочетании со стекловолокном была значительно выше, чем у комбинации стекловолокна с композитом с микронаполнением [27].Этот вывод согласуется с результатами, достигнутыми в настоящем исследовании. В дополнение к типу волокна, похоже, что тип композита также может влиять на прочность на изгиб композитов, армированных волокном.

Согласно другим исследованиям, полиэтиленовое волокно не увеличивает прочность на изгиб гибридных композитов [1]. Результаты соответствовали результатам настоящего исследования.

Наше исследование показало, что использование стекловолокна может улучшить и увеличить прочность образца, изготовленного из этого типа волокна.Этот тип волокна сочетает в себе красоту и прочность, поэтому его можно удобно использовать для замены потерянного зуба в передних отделах [6].

Eronate et al . сообщил, что степень пропитки волокна, используемого для армирования, влияет на его характеристики. Когда степень пропитки недостаточна, в полимерной матрице образуются пустоты. Это снизит механические характеристики, такие как прочность на изгиб в FRC. Это также вызывает абсорбцию воды в FRC и в долгосрочной перспективе влияет на консистенцию FRC во влажной полости рта [27].Резист, ненаполненная смола на основе Bis-GMA и UDMA, является связующим веществом, рекомендуемым для пропитки полиэтиленового волокна. Кажется, что Resist обеспечивает адгезию между волокнами, а также снижает напряжение, передаваемое от матрицы к полиэтиленовому волокну. Когда вокруг волокна остается значительное количество резиста, стабильность FRC снижается. В одном исследовании Tushima et al. обнаружили, что использование связующего без наполнителя дает меньшую прочность на изгиб, чем связующее с наполнителем.Это была смола, которая содержала наполнитель и обеспечивала подходящее смачивание волокна с максимальным армированием. Совместимость связующего растворителя с композитами определенно была очень важным фактором, влияющим на прочность на изгиб [28]. Гипотетически, если связующая смола содержит наполнитель, усадка будет уменьшена во время полимеризации и, следовательно, создаст меньшее напряжение в связанном приращении [11, 29]. В нашем исследовании использование Resist для пропитки полиэтиленового волокна, по-видимому, создавало напряжение и, как следствие, ослабляло волокно.

В лабораторных исследованиях большинство переломов мостовидных протезов FRC происходит на расстоянии между волокнами и полимерной матрицей, что влияет на расположение, промежуточный мост и соединители понтикального абатмента [30]. В этом исследовании в группах со стекловолокном в качестве субструктуры композитов большинство трещин разделилось на две полные части. Однако в группах с полиэтиленовым волокном полиэтиленовое волокно препятствовало полному разделению двух частей. В группах с полиэтиленовым волокном детали прикрепляли к волокну на протяжении всего испытания.Пока прикладывалась сила, до тех пор, пока головка устройства приложения силы не вывела изогнутые части из их опоры под действием давления. Таким образом, в образцах, изготовленных из стекловолокна, изломы часто возникали, когда хрупкая конструкция и полное разрушение оказывалось после приложения чрезмерной силы.

Результаты этого исследования согласуются с исследованием Pereira et al., В котором образцы после силового введения были разделены на две отдельные части в области облицовки композита, в то время как они все еще были прикреплены друг к другу неповрежденным полиэтиленом. волокна, это показало стабильность и прочность полиэтиленовой структуры [1].

В этом исследовании средняя сила разрушения образцов с полиэтиленовым волокном составила 203, 188 и 203 МПа. Это было определенно ниже, чем сила, которую испытывали образцы из стекловолокна, которые, как сообщалось, составили 243 331 и 500 МПа.

Становится очевидным, что необходимы дополнительные клинические и долгосрочные исследования, чтобы охватить лабораторные ограничения для достижения более релевантных результатов.

Заключение

В рамках данного исследования in vitro можно сделать вывод, что:

  1. Тип волокна имеет большое влияние на прочность образцов на изгиб.

  2. Использование предварительно пропитанного стекловолокна может напрямую улучшить свойства изгиба.

  3. Различные типы композитов в сочетании со стекловолокном влияют на прочность на изгиб, но не влияют на прочность на изгиб в сочетании с полиэтиленовым волокном.

  4. Комбинация стекловолокно и Z250 имеет наивысшую прочность на изгиб.

  5. Стекловолокно имеет тип хрупкого разрушения, но полиэтиленовое волокно препятствует полному разделению сломанных образцов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить офис проректора по исследованиям Ширазского университета медицинских наук за финансовую поддержку, Центр исследования биоматериалов Ширазского университета медицинских наук за тестирование образцов и доктора Шираза. Хамедани (DDS, MSc) за помощь в редактировании.

Эта рукопись основана на докторской диссертации № 1318, Ширазский университет медицинских наук, стоматологический факультет.

Ссылки

1.Перейра CL, Демарко Ф.Ф., Ченчи М.С., Осинага П.В., Пиовесан Э.М. Прочность композитов на изгиб: влияние армирования полиэтиленовым волокном и типа композита. Clin Oral Investig. 2003. 7: 116–119. [PubMed] [Google Scholar] 2. van Heumen CC, van Dijken JW, Tanner J, Pikaar R, Lassila LV, Creugers NH, et al. Пятилетняя выживаемость трехкомпонентных несъемных композитных протезов, армированных волокном, в передней области. Dent Mater. 2009. 25: 820–827. [PubMed] [Google Scholar] 3. Пиовесан Э.М., Демарко Ф.Ф., Пива Э.Несъемные частичные протезы, армированные волокном: предварительное ретроспективное клиническое исследование. J Appl Oral Sci. 2006; 14: 100–104. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 4. Валлитту PK. Показатели выживаемости фиксированных частичных протезов из композитных материалов, армированных стекловолокном, со средним периодом наблюдения 42 месяца: пилотное исследование. J Prosthet Dent. 2004. 91: 241–246. [PubMed] [Google Scholar] 5. Freilich MA, Meiers JC, Duncan JP, Goldberg AJ. Армированный волокном композит в клинической стоматологии. 1-е изд. Чикаго: книги «Квинтэссенция Иллинойса»; 2000 г.С. 1–25. [Google Scholar] 6. Ошаг М., Садеги А.Р., Шарафеддин Ф., Алави А.А., Амид Р., Дерафши Р. Принудительное извержение армированным волокном композитом. Стоматология сегодня. 2009; 28 66, 68, 70. [PubMed] [Google Scholar] 7. Аль-Дарвиш М., Херли Р.К., Драммонд Дж.Л. Оценка прочности на изгиб обработанной в лаборатории композитной смолы, армированной волокном. J Prosthet Dent. 2007. 97: 266–270. [PubMed] [Google Scholar] 9. Suzuki S, Saimi Y, Ono T. Оценка нового армированного волокном композитного полимера. J Biomed Mater Res B Appl Biomater.2006. 76: 184–189. [PubMed] [Google Scholar] 10. Тезвергил А, Лассила Л.В., Валлитту П.К. Прочность сцепления на сдвиг двунаправленного и произвольно ориентированного армированного волокнами композита с зубной структурой. J Dent. 2005. 33: 509–516. [PubMed] [Google Scholar] 11. Эллаква А.Е., Шортолл А.К., маркиз П.М. Влияние типа волокна и смачивающего агента на свойства изгиба композита, армированного непрямым волокном. J Prosthet Dent. 2002; 88: 485–490. [PubMed] [Google Scholar] 12. Шарафеддин Ф., Алави А.А., Фарзинфар М. Влияние ориентации и положения волокон на сопротивление разрушению и характер разрушения композитных реставраций с покрытием бугров.J Dent Shiraz Univ Med Scien. 2007; 8: 1–10. [Google Scholar] 13. Кеулеманс Ф., Палав П., Абушелиб М.М., ван Дален А., Клеверлаан С.Дж., Фейлцер А.Дж. Прочность на излом и усталостная прочность композитов на основе стоматологических смол. Dent Mater. 2009; 25: 1433–1441. [PubMed] [Google Scholar] 14. Кармакер А., Прасад А. Влияние проектных параметров на свойства изгиба композитов, армированных волокном. J Mater Sci Lett. 2000. 19: 663–665. [Google Scholar] 15. Гаруши С., Валлитту П.К., Лассила Л.В. Устойчивость к перелому коротких, беспорядочно ориентированных композитных коронок на премоляры, армированных стекловолокном.Acta Biomater. 2007; 3: 779–784. [PubMed] [Google Scholar] 16. Шарафеддин Ф., Бахрани С. Несущая способность фрагментированных режущих кромок восстановлена ​​с помощью двух различных положений композитной реставрации, армированной волокном. J Dent Shiraz Univ Med Scien. 2011; Приложение 11: 23–28. [Google Scholar] 17. Дайер С.Р., Лассила Л.В., Йокинен М., Валлитту П.К. Влияние положения и ориентации волокон на разрушающую нагрузку армированного волокнами композита. Dent Mater. 2004; 20: 947–955. [PubMed] [Google Scholar] 18. Гаруши С., Лассила Л. В., Тезвергил А., Валлитту П. К..Несущая способность комбинации композитной смолы, армированной волокном, и наполнителя в виде частиц. J Dent. 2006; 34: 179–184. [PubMed] [Google Scholar] 19. Гаруши С., Лассила Л. В., Тезвергил А., Валлитту П. К.. Испытание на статическое и усталостное сжатие композитной смолы в виде частиц наполнителя с опорной структурой из композита, армированного волокном. Dent Mater. 2007; 23: 17–23. [PubMed] [Google Scholar] 20. Лассила Л.В., Тезвергил А., Дайер С.Р., Валлитту П.К. Прочность сцепления композита в виде частиц-наполнителя с композитной подложкой, армированной волокнами различной ориентации.J Prosthodont. 2007; 16: 10–17. [PubMed] [Google Scholar] 21. Хосе RSMJ, Алдари РФ, Марко AB. Сравнительное исследование прочности на изгиб двух систем для протезирования FRC. ПГРО-ПОС-Град Рев одонтол. 2002; 5: 6–12. [Google Scholar] 22. Хаммуда IM. Армирование обычных стеклоиономерных реставрационных материалов короткими стекловолокнами. J Mech Behav Biomed Mater. 2009; 2: 73–81. [PubMed] [Google Scholar] 23. Cekic-Nagas I, Ergun G, Vallittu PK, Lassila LV. Влияние режима полимеризации на степень превращения и прочность сцепления полимерных сердечников с использованием различных адгезивных систем.Дент Матер Дж. 2008; 27: 376–385. [PubMed] [Google Scholar] 24. Соарес Л.Е., Липорони П.С., Мартин А.А. Влияние плавного пуска полимеризации с помощью светодиодов второго поколения на степень превращения полимерного композита. Oper Dent. 2007. 32: 160–165. [PubMed] [Google Scholar] 25. Штиш-Шольц М., Шульц К., Борхерс Л. Сопротивление изломам in vitro четырехкомпонентных несъемных композитных протезов, армированных волокном. Dent Mater. 2006; 22: 374–381. [PubMed] [Google Scholar] 26. Тваккол М, Мортазави М.В., Шарафеддин Ф., Алави А.А.Влияние длины стекловолокна на прочность на изгиб композитной смолы, армированной волокном. Всемирный стоматологический журнал. 2012; 3: 131–135. [Google Scholar] 27. Эронат Н., Кандан У., Тюркюн М. Влияние наслоения стекловолокна на прочность на изгиб микрозаполнителей и гибридных композитов. Дж. Эстет Рестор Дент. 2009. 21: 171–178. [PubMed] [Google Scholar] 28. Цусима С., Гоми Х., Шинья А., Йокояма Д., Валлитту П.К., Шинья А. Влияние имеющихся в продаже связующих веществ, пропитанных волокнами, на прочность на изгиб гибридной смолы.Dent Mater J. 2008; 27: 723–729. [PubMed] [Google Scholar] 29. Шарафеддин Ф., Алави А.А., Мошреф Джавади Ф. Влияние состава связующего вещества на флексографскую прочность армированного волокном композита. J Dent Shiraz Univ Med Scien. 2011; 12: 261–270. [Google Scholar] 30. Ши Л., Фок А.С. Оптимизация структуры армированного волокном композитного каркаса в трехкомпонентном мостовидном протезе. Dent Mater. 2009; 25: 791–801. [PubMed] [Google Scholar]

Прочность на изгиб — обзор

1 Прочность на сжатие и класс бетона по интенсивности

Прочность бетона включает прочность на сжатие, прочность на растяжение, прочность на изгиб и сдвиг, среди которых прочность на сжатие — это прочность на сжатие. самый большой.Таким образом, бетон в основном используется для выдерживания давления. Существует определенная связь между прочностью бетона на сжатие и различными видами прочности и другими свойствами. Таким образом, прочность на сжатие является основным параметром при проектировании конструкции и показателем оценки качества бетона.

На основе метода испытания механических свойств обычного бетона (GBJ81), национального стандарта, прочность на сжатие бетонного куба (просто называемая прочностью на сжатие бетона) представляет собой значение прочности на сжатие, полученное следующим образом: сохраните образец куба с длина стороны 150 мм, полученная стандартным методом при стандартных условиях хранения [температура (20 ± 3) ° C и относительная влажность выше 90% или в воде], и испытание и расчет стандартным методом для получения значения прочности на сжатие которая называется прочностью бетонного куба на сжатие (выражается как f cu ).Для кубических образцов нестандартных размеров (с длиной стороны 100 мм или 200 мм) результат следует умножить на коэффициент пересчета и пересчитать в значение прочности стандартного образца. Причина в том, что: чем больше размер образца, тем меньше испытанное значение прочности на сжатие, и поэтому кубический образец с длиной стороны 100 мм следует умножить на 0,95; а длину 200 мм следует умножить на 1,05.

Для облегчения выбора конструкции и строительства бетон делится на несколько марок, а именно на классы прочности.Они делятся в соответствии со значениями прочности кубиков на сжатие ( f cu , k ). Обычный бетон обычно делится на 9 классов: C15, C20, C25, C30, C35, C40, C45, C50 и C55 (бетон с классом прочности ≥ C60 называется высокопрочным цементом). Значение прочности на сжатие кубов является одним из значений общего распределения прочности кубов на сжатие, испытанных стандартным методом, и процентное значение того, насколько прочность меньше указанного значения, не должно превышать 5% (а именно, гарантированный коэффициент прочности должен быть более 95 %).