玻璃表面应力的测定
玻璃应力测试原理及作用
玻璃应力测试原理及作用玻璃是一种常见的材料，广泛应用于建筑、家具、电子设备等领域。
为了确保玻璃的质量和安全性，我们需要进行应力测试。
本文将介绍玻璃应力测试的原理及其作用。
玻璃应力测试是通过对玻璃进行力学测试，以确定玻璃内部的应力分布情况。
这对于评估玻璃的强度和稳定性至关重要。
下面我们将详细介绍应力测试的原理和作用。
原理：玻璃应力测试主要基于玻璃的弹性性质。
当外力施加在玻璃上时，玻璃会发生弹性变形。
通过测量玻璃上的应变，可以计算出玻璃的应力。
应力测试通常使用压力传感器或光学方法来测量玻璃上的应变。
作用：1. 质量控制：玻璃应力测试可以帮助检测玻璃制品中的内部应力分布情况。
这对于确保产品的质量非常重要。
如果玻璃内部存在过高的应力，可能会导致玻璃破裂或损坏。
通过应力测试，可以及早发现问题并采取相应措施。
2. 安全评估：应力测试可以评估玻璃的强度和稳定性，从而确保玻璃在使用过程中不会发生意外事故。
例如，在建筑领域，应力测试可以帮助评估玻璃幕墙的抗风压能力，确保建筑物在强风环境下的安全性。
3. 材料改进：通过应力测试，可以评估不同材料及制造工艺对玻璃应力分布的影响。
这有助于改进材料的制造工艺，优化产品的质量和性能。
4. 研究和开发：应力测试为研究人员提供了了解玻璃行为和性能的重要手段。
通过测试不同条件下玻璃的应力分布，可以深入了解玻璃的力学特性，并为新型玻璃材料的研发提供参考。
总结：玻璃应力测试通过测量玻璃上的应变，来确定玻璃内部的应力分布情况。
这对于评估玻璃的质量和安全性至关重要。
应力测试可以帮助进行质量控制，评估玻璃的强度和稳定性，改进材料制造工艺，并为研究和开发提供基础数据。
通过应力测试，我们可以更好地了解玻璃的性能和行为，确保玻璃在各个领域的应用安全可靠。
钢化玻璃表面应力和钢化层深度测试方法
钢化玻璃表面应力和钢化层深度计算方法1）.调整测试仪，直到能够看到清晰的干涉条纹，并且视野内的上半部和下半部均有清晰条纹出现。
2）.从显微镜镜头，分别读取干涉线A1、B1、C1和A2、B2、C2的位置，其中C1、C2位于明亮和黑暗区域的交界，如下图所示；在比例尺上的每个刻度代表0.1mm，在刻度盘上的每个刻度代表0.01mm，在视野内，A1、A2距离较远，B1、B2则在相邻位置，C1、C2则大概在同一位置，注意干涉带有可能叠加在C1、C2干涉线上3）.Y1、Y2线为于A1、A2线的左边，它们距离A1、A2的距离分别等于A1和B1之间，A2、和B2之间距离的90％。
※表面应力值P（MPa）＝K2×(Y1-Y2)其中K1:0.00078 (仪器灵敏度常数)C:材料光弹性常熟（nm/cm）/（MPa）K2:K1/C(MPa)/(mm)钢化层厚度计算：※表面应力层厚度（um）＝0.26×N/√（no-ns）其中N:显微镜视野的下半部，A1和C1之间的干涉条纹数。
no：玻璃表面折射率ns：玻璃内部折射率no-ns＝K1×（Y1-C1）一般浮法玻璃光弹性系数 C为：26.5计算举例：A1读数为：5.18㎜A2读数为：4.37㎜ B1读数为：4.26㎜ B2读数为：3.95㎜C1读数为：2.56㎜C2读数为：2.56㎜ N＝8.5条Y1位置：(A1－B1)×0.9＋A1＝Y1→(5.18－4.26) ×0.9＋5.18＝6.01Y2位置：(A2－B2)×0.9＋A2＝Y2→(4.37－3.95) ×0.9＋4.37＝4.75C:试样光弹性常数＝26.5（nm/cm）/（MPa）K2＝0.00078÷26.5＝294 (MPa) /（mm）※表面应力（MPa）＝K2 × Y1Y2 (mm) ＝294 × (6.01－4.75)＝294 × 1.26 ＝370.44（MPa）N O－N S＝0.00078 × (Y1－C1)＝0.00078 × (6.01-2.56) ＝0.00269（mm）※应力层厚度(μm)＝0.265 × N÷√(N O－N S)＝0.265 × 8.5 ÷√0.00269＝0.265 × 8.5 ÷0.0519＝43.4 (μm)。
玻璃应力值标准
玻璃应力值标准导言玻璃作为一种常见的建筑和工业材料，在各种应用场景中扮演着重要的角色。
然而，由于其特殊的物理性质，玻璃内部往往存在着应力值。
本文将介绍玻璃应力值的概念、产生原因以及相关的标准。
玻璃应力值概述玻璃应力值是指玻璃内部存在的应力值。
玻璃制品制备过程中，由于温度变化，玻璃会快速冷却，从而导致玻璃内部出现不均匀的应力分布。
这些应力值可能会对玻璃性能产生重大影响，例如降低强度、影响透明度等。
玻璃应力值产生原因玻璃应力值的产生原因主要有以下几个方面：1. 制备过程中的温度变化玻璃制备过程中涉及到高温加热和急速冷却，这种温度变化会导致玻璃内部出现应力分布不均匀的情况。
2. 结构不均匀性玻璃材料本身的结构不均匀性也是导致应力值产生的原因。
玻璃内部的不均匀结构会使应力分布不平衡。
3. 成型和制备工艺玻璃制备过程中的成型和制备工艺也会对玻璃内部的应力值产生影响。
不同的工艺可能会导致不同的应力分布情况。
相关标准为了确保玻璃制品的质量和安全性，国际上制定了一系列的玻璃应力值标准。
以下是一些常见的标准：1. ISO 1288ISO 1288是国际标准化组织发布的玻璃和玻璃制品的应力标准。
该标准主要描述了应力的测量方法和分级标准。
2. ASTM C336ASTM C336是美国材料和试验协会制定的玻璃弯曲应力的标准方法。
该标准针对不同类型的玻璃制品制定了测试方法和标准。
3. JIS R1601JIS R1601是日本工业标准制定的玻璃应力值标准。
该标准规定了钢化玻璃的最大表面应力限制，以确保安全性。
4. GB 15763GB 15763是中国国家标准化管理委员会发布的玻璃表面应力的测量方法标准。
该标准描述了不同玻璃类型的应力测量方法。
玻璃应力值的影响因素玻璃应力值的大小和分布可受到多种因素的影响。
以下是一些常见的影响因素：1. 玻璃类型不同类型的玻璃，如钢化玻璃、夹层玻璃等，其应力值分布和大小可能会有所不同。
钢化玻璃应力测试方法及标准
钢化玻璃应力测试方法及标准钢化玻璃应力测试方法及标准一、前言钢化玻璃作为一种特殊的建筑材料，具有高强度、抗冲击、耐热、耐寒等优点，因此被广泛应用于建筑领域。
然而，钢化玻璃在制造过程中会产生内部应力，这种应力可能会导致玻璃在使用过程中出现裂纹、破裂等安全隐患。
对钢化玻璃的应力进行测试并制定相应的标准显得尤为重要。
二、钢化玻璃应力测试方法1. 热浸法热浸法是一种常用的钢化玻璃应力测试方法，其原理是利用热膨胀系数不同的特性来测试玻璃板的内部应力。
具体操作步骤如下：（1）将待测试的钢化玻璃板放入预热好的热油中，使其均匀受热；（2）通过检测玻璃板的表面形貌变化来判断其内部应力状态。
2. 光学偏挠法光学偏挠法是利用光学原理来测试玻璃板的内部应力，其操作步骤如下：（1）利用偏挠仪器测量钢化玻璃板在不同位置的偏挠值；（2）通过计算偏挠值的差异来推断玻璃板的应力状态。
3. 喷砂法喷砂法是将喷砂颗粒喷射到钢化玻璃板表面，通过观察玻璃表面的破裂形态来判断其内部应力状态。
这种方法操作简便，成本较低，因此在实际生产中被广泛采用。
三、钢化玻璃应力测试标准钢化玻璃应力测试标准应当包括测试方法、测试设备、测试环境等内容，以确保测试结果的准确性和可靠性。
目前，国际上对钢化玻璃应力测试的标准主要有欧洲标准、美国标准和中国标准等。
1. 欧洲标准欧洲标准对钢化玻璃的应力测试方法和要求进行了明确规定，包括了热浸法、光学偏挠法、喷砂法等多种测试方法，以及测试结果的评定标准。
这些标准的制定经过了严格的科学验证和实践检验，具有较高的可靠性。
2. 美国标准美国标准对钢化玻璃的应力测试同样进行了规范，其中包括了测试方法、设备要求、测试环境要求等内容，并对测试结果的合格标准进行了明确规定。
3. 中国标准中国标准对钢化玻璃的应力测试也有相关规范，主要参照了国际上的标准，并根据国内的实际情况进行了修订和补充。
这些标准对于保障国内钢化玻璃产品的质量和安全具有重要意义。
强化玻璃的表面应力测定
热强化浮法玻璃的表面应力测定（物理钢化玻璃）翻译和整理：苏州精创光学仪器有限公司尚修鑫刘文钰著作人：岸井贯1热强化玻璃以及表面应力以平板玻璃做素材的热强化（也叫风冷强化、物理强化）玻璃的用途以及性能比较多样化。
因此它的品质管理也就相应的变得比较重要了。
特别是表面的应力与强度有着直接性的关联。
强度分别为1000kg/cm2的玻璃与几百kg/cm2的玻璃各有各的实用之处。
后者被称为“倍强度玻璃”——比未强化过的玻璃强度大数倍程度的玻璃，新的JIS也就发行了。
要对表面应力进行管理，就需要利用光学现象、基于光弹性原理基础上的表面应力仪来检测。
2 玻璃表面应力的分布以及光弹性效果平板玻璃的表面，如果忽略大气压的话就是一个自由的表面，作用于表面成直角的力为零，因此应力只是平行于表面的。
3个存在并相互垂直的主应力，一个垂直于表面，强度为零。
其他两个都在玻璃表面（如图1）平板玻璃图1 平板玻璃的三条主应力线的角度关系其中一条垂直与表面并且绝对值为零光沿着表面进入玻璃内部，如果存在应力，玻璃就会带有双折射性，一条振动波线垂直于表面，相对应另外一条振动波线平行于表面，两者各自都带有不同的折射率。
（图2）图2 传播到玻璃表面的光垂直于表面的振动波A与平行于表面的振动波B这两者的折射率的差叫做双折射△n双折射是与光的路线呈直角，与表面平行的应力，表面垂直的应力之间的差成比例的。
但是由于两者的应力之后为零，所以双折射只同与光的线路成直角方向的表面应力成比例了。
比例定数C是根据玻璃的组成来决定玻璃的性质，被称之为光弹性常数。
因此就诞生了如下公式双折射△n=C*表面应力P 公式（1）使用穿透光来进行的光弹性实验中，通常使用nm/cm kg/cm2来表示光弹性常数的单位。
在使用公式（1）进行换算的时候将nm/cm读成10-7比较好。
比如平板玻璃的光弹性常数大约为2.6（nm/cm）/(kg/cm2)=2.6*10-7(kg/cm2)-1代替kg/cm2 也可以用Pa和Mpa来换算成光弹性常数。
应力测试仪操作指导书[模板范例]
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应力测试仪操作指导书审 核/日期 版 次 A/1 批 准/日期页 次第1页，共2页1．目的数据化了解玻璃表面应力值和交换深度，满足客户要求。
2．范围适用于测量物理或化学强化平板玻璃的表面应力测试。
3．测量原理以光弹性原理为依据进行测定。
4．玻璃表面应力仪结构简介5．操作方法5.1开启电源开关进行预热5分钟。
5.2启动电脑并启动FSM-6000软件，根据标准块调整光弹性、屈折率。
5.3在棱镜表面滴上一滴专用折射液体，然后放上干净的标准块玻璃进行调试。
5.4调节亮度旋钮使屏幕明亮（不能太黑或太亮），然后调节左右旋钮使测试图面在测试屏中央，再调节清晰度旋钮使图像清晰进行参数调整.5.5 点击屏幕下面start live 然后电击system cadcs 弹出对话框system condition 单击□display“calib mesas ”button 再点击□ save as default 最后点击 save , 弹出 save as default 再点击“ OK ”.5.6 再次点calib meas (A)弹出对话框点FSM(E)下边的“ OK ”按钮进行校正.5.7将测试结果与标准块标准值进行对比,误差小于±1MPA 内,并将校准值填在《应力仪校验记录表》上. 5.8校准完后根据测试玻璃要求进行光弹性、屈折率等调整进行生产测试.点击AUTO Measurement 进行测量，看是否有测试成功。
如果测试不成功，根据提示进行调节,直到测试成功为止. 5.9把测试结果记录在《应力仪校验记录表》。
5.7测试完后点击EXIT 按钮结束测试，退出电脑系统。
5.8用无尘布清洁棱镜表面折射液体，关闭电源。
6．注意事项棱镜及产品测试区亮度调节清晰度调节图像左右调节测试结果显示区。
玻璃应力的测定.
2．测量原理
本应力仪采用的是偏振光干涉原理。仪器 的光学系统如图2所示。 由光源 1发出的光束，通过隔热片 2聚光镜 3、 4，反射镜5和起偏镜6变为平面偏振光，再通过 发散镜 8，台面玻璃 9，投射到被测试样上。如 果这个试样具有双折射性质 ( 即有内应力 ) 的， 平面偏振光就分解为振动方向互相垂直的寻常 光和非寻常光 ( 这里暂不考虑全波片的作用 ) 。 因两者传播速度不同，透出试样后，就产生了 一个光程差，最后通过检偏镜 11将看到寻常光 和非常光在同一平面内产生的具有应力特征的 干涉色图。
一、实验目的
1．了解应力仪的测量原理 2．掌握应力的测定方法及应力级别确 定方法。
二、WYL一2型应力仪测量原理
应力仪是通过透明物体内的双折射现象来 测定其内应力的。本方法可快速地、连续地鉴 定光学玻璃、瓶罐玻璃等透明材料的应力。见 图1为WYL一2型应力仪外貌。 仪器的主要技术数据： 应力测定范围：560nm(一级干涉色)以下； 全波片光程差：560mm； 检偏镜通光口径；150mm； 台面玻璃通光口径； 220mm； 检偏镜升降范围；250mm； 光源：11V／100W；． 仪器使用电源：220V。
另一类应力称为热应力，这是玻璃 制品在生产过程中各部位的温差造成的。 例如玻璃瓶在成型冷却过程中内外面冷却 速度不同，使玻璃瓶内部产生压应力，外 部产生张应力。这种情况通过退火基本上 能消除。我们所要测定的，就是这种残余 热应力的大小。 各种工业玻璃制品允许的永久应力值， 见下表
工业玻璃制品允许的永久应力值
四、实验步骤
仪器应放在半暗室内工作。操作如下： 1．把电源插头插在220V交流电源上。 2．把待测试样放在台面玻璃中心。 3．旋转试样使视场中出现亮度最大的干涉色 (没有应力的试样，不论怎样旋转，视场中始 终是紫红色，有应力的试样旋转时会出现两 种亮度最大的干涉色)。 4．根据干涉色查表或对照标准片，确定光程 差R的大小。 5．由R/d值确定玻璃应力级别。
玻璃表面应力仪使用方法
玻璃表面应力仪使用方法玻璃表面应力仪可是个相当重要的工具呢！它能够测量玻璃表面的应力情况，对于玻璃生产和质量检测来说，那可真是不可或缺的呀！下面咱就详细说说它的使用方法和注意事项哈。
首先要把玻璃样品准备好，确保表面干净整洁。
然后打开应力仪，根据仪器的操作说明进行校准和设置。
接下来把玻璃样品放置在仪器的测量位置上，启动测量程序。
在测量过程中，要注意保持仪器的稳定，别让它晃动，不然测量结果可就不准确啦！同时，还要注意测量的环境，避免有强光或磁场等干扰因素哦。
哎呀，这可真是得小心翼翼的呀！在使用过程中，安全性和稳定性那也是至关重要的呀！一定要确保仪器在正常的工作状态下，别出现故障啥的。
而且操作的时候要规范，可别因为粗心大意出啥差错。
就像走钢丝一样，得稳稳当当的，不然一不留神就掉下去啦！只有这样，才能保证测量结果的可靠和准确呢。
那玻璃表面应力仪都有哪些应用场景和优势呢？它可以用在玻璃生产线上，实时监测玻璃的应力情况，及时发现问题并解决呀。
还可以用于玻璃制品的质量检测，确保产品符合标准。
它的优势可多啦，比如测量速度快、精度高，能快速给出准确的结果。
这就好比是个超级侦探，一下子就能找出问题所在呢！我给你说个实际案例哈。
有一次，一家玻璃厂生产的一批玻璃出现了质量问题，表面应力不均匀。
通过使用玻璃表面应力仪，很快就找到了问题所在，原来是生产过程中的某个环节出了差错。
经过调整后，生产出来的玻璃质量那叫一个好呀！你说这玻璃表面应力仪是不是很厉害呀！玻璃表面应力仪真的是个超级棒的工具呀！它能帮助我们更好地了解玻璃的特性，提高玻璃的质量和性能。
所以呀，大家可一定要好好利用它哦！。
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玻璃表面应力的测定
平板玻璃一般以表面压应力大小的不同分为钢化玻璃、半钢化玻璃及退火玻璃。
根据美国ASTM C1048-1997b 标准规定，各种玻璃的表面压应力范围为：钢化玻璃>69MPa (10,000psi) ，半钢化玻璃为：24MPa (3500psi) ~ 51MPa (7500psi). 我国新近出台的<<幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃>>国家标准也对应力作了明确要求, 半钢化玻璃为24-69 MPa, 钢化玻璃为95MPa 以上.
长期以来，国内厂家由于长期缺乏检测手段期对国际技术的了
解，仅依赖大量的抗冲击试验及碎片试验来确定钢化生产工艺参数及对玻璃质量的控制。
不仅成本高昂，而且费时费力，反馈慢，可操作性极差，检验工作往往流于形式，无法真正将批量产品质量置于有效控制之下。
对于半钢化玻璃而言，抗冲击及碎片试验无任何作用。
以低成本快速方便地实现全面的质量控制，必须采用应力检测方法来稳定生产及产品质量。
表面应力无损检测技术有利于稳定钢化玻璃的生产及质量，更重要的是为检验半钢化玻璃质量提供了切实可行的测试手段。
1. 玻璃应力检测原理
玻璃经热处理冷却后，表面通常形成一定的压力，其方向平行于玻璃表面。
因玻璃表面压应力与内部张应力相互平衡、及应力的各向同性，用垂直玻璃平面的透射光是无法测应力的。
当偏振光通过有应力的玻璃时，形成二束相互垂直且传播速度不同的光束，此现象即通常所称的“ 双折射” ，双折射率为：Dn =na-nb , Dn与玻璃中的应力s成正比，即Dn=C*s。
假设光线在玻璃中的传播距离为t，则两光束的光程差R=Dn*t，即应力可由如下公式算出：
s =Dn/C 或s =R/t*c
其中 C 称为应力光学常数，对于浮法玻璃，C=2.65。
目前测定表面应力的方法可归纳为二种：微分表面折射法（Differential Surface Refractometry, 简称DSR）和表面掠角偏光法（Grazing Angle Surface Polarimetry, 简称GASP）
2. DSR表面应力仪
此种仪器由美国GAERTNER SCIENTIFIC公司研制并生产，中国建材院也研制成功了类似的仪器。
DSR表面应力仪一般由光源、棱镜、滤镜、望远物镜、测微目镜等部分组成（图一）。
DSR的工作原理见图二。
当一定入射角的光线到达玻璃与棱镜的交界面时，由于双折射率的不同，光束会分成以不同临界角a，b反射返回棱镜的两路光束，通过用测微目镜测定两光束之间的距离，即可得到Dn数据并依据公式s =Dn/C算出应力s值。
如果应力s =100MPa，浮法玻璃的C=2.65′10-12 m2/N ，则依据公式
Dn=C*s=0.000265. 此数据极小，很难精确测定，因此DSR表面应力仪精度不高，只能用于测定高应力玻璃，不能用于半钢化玻璃。
GAERTNER SCIENTIFIC 公司在其仪器操作手册中明确表示：“ 此仪器无
意、也不能够用于测定应力值小于10,000psi（69MPa）的玻璃产品。
” 即此类仪器做的再好，也不能用于半钢化玻璃。
除精确度不高以外，DSR表面应力仪还存在零点易飘移、不易调校、操作使用不便等缺点。
其优点在于价格相对较低。
3. GASP表面应力仪
GASP应力仪由美国著名的应力分析技术公司STI 研制生产，国内由杭州聚能玻璃技术公司独家代理并提供售后服务及零配件供应。
国内已有耀皮、南玻、国家玻璃质量检验测试中心、上海建科院等多家用户。
GASP一般采用激光作为光源，其他组件主要包括透镜组、入射棱镜、回射棱镜、反射镜、石英楔、刻度盘、目镜等。
（见图3）。
图4是GASP工作原理图。
入射偏振光束进入玻璃表面薄层，平行玻璃表面运行一段距离t后离开玻璃，由于玻璃表面压应力作用，光束产生双折射现象，其光程差可借助石英楔精确测出。
石英楔可制成多种精度等级，因此无论应力大小如何，GASP均可精确地予以测定。
4. 仪器校验方法
ASTM C1377提供了一种校验表面应力仪的方法，采用机械机构在玻璃条上施加恒定的机械应力，将计算得到的机械应力数值与仪器测定数据进行比较，就能得到校验结果。
如图5所示，将宽为W，厚度等于t的玻璃条两端简支并在离两端L。
距离的位置上施加F力，则玻璃中间段表面应力S=F′6L0/wt2.
此种方法的校验精确度主要取决于装置各部分的几何尺寸。
L0数值误差必须小于1%，这样才能获得1%精度的校验结果。
玻璃断面形状也是非常重要的，断面为10mm′75mm的玻璃作2mm′45°磨边，则会减少断面模量约1%，实际应力比计算结果将同样增加1%左右。
5. 应用
（1）钢化玻璃
传统检验钢化玻璃的方法是冲击试验，GB9963及GB9656规定在
50mm′50mm范围内的碎片数须大于40粒。
试验表明，在钢化玻璃应力范围内，表面应力值与碎片数存在着较好的对应关系，根据Jacobs 给出的图表（图6），40粒碎片数对应的表面应力值约为82MPa.
(2)热增强玻璃
热增强玻璃在我国常被称为“ 半钢化玻璃”。
国外在建筑上应用非常普遍，有较好的抗风压能力。
此种玻璃受自然灾害破坏后倾向于留在窗框内不掉落，同时又可确保不会自爆。
需要指出，热增强玻璃与钢化玻璃是二种不同类型的玻璃，不能因为俗称“ 半钢化玻璃” 而简单地认为它是一种性能劣于钢化玻璃的玻璃。
一般说来，钢化玻璃适用于人体能接触到的部位及低层建筑。
由于普通钢化玻璃的自爆特性是难以完全避免的（玻璃中的硫化
镍杂质引起自爆），大量应用中必定有一些在使用过程中自爆，碎片落下易伤人，因此高层建筑上应尽量避免使用热增强玻璃。
如因其它原因必须使用钢化玻璃，则应选用经老化处理的钢化玻
璃。
因碎片状态类似于退火玻璃，半钢化玻璃只能采用应力测定的方法检验其质量。
需要注意的是：ASTM规定热增强玻璃的应力范围是24-51Mpa，钢化玻璃的应力须大于69MPa。
应力为51-69MPa范围内的玻璃是废品，它既不能用作钢化玻璃，也不能作为热增强玻璃使用。
(3) 钢化安全玻璃
大量经验表明，当钢化玻璃用于安全玻璃用途时，其表面应力值通常大于103MPa。
常见的例子是汽车玻璃，如应力小于103MPa，虽然碎片数仍能满足有关标准要求，但玻璃强度略嫌不够。
在安装及使用过程中，由于应力不足以确保玻璃边部不受损伤，常常发生玻璃碎裂的情况。
（4）热弯玻璃
热弯玻璃是一种退火玻璃，要求玻璃内应力尽可能小，确保玻璃不会因过大的不均匀应力而破裂。
典型的用途是鱼缸玻璃，在弯曲部分应力较集中，测定到的表面应力一般在15MPa左右，易导致玻璃碎裂。
通过检测应力值并有针对性地调整玻璃冷却模式，最终可将局部应力降至7MPa以下，基本解决弯角破裂问题。