350 руб
Журнал «Нелинейный мир» №4 за 2016 г.
Статья в номере:
Модель разрушения кварцевого стекла и световодов
Ключевые слова: прочность волокна время жизни оптического волокна статическая и динамическая усталость стекла разрушение стекла при растяжении кинетика разрушения стекла механизм разрушения кварца при растяжении
Авторы:
А.А. Дяченко - к.т.н., ст. научн. сотрудник, вед. научн. сотрудник, ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН. E-mail: arhip36@bk.ru О.Е. Шушпанов - д.ф.-м.н., профессор, гл. науч. сотрудник, ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН. E-mail: oeshome@mail.ru
Аннотация:
Представлены модели разрушения стекла и световодов в жидкой воде и во влажной атмосфере. Показано, что при разрушении в жидкой воде скорость роста микротрещин складывается из трёх составляющих - составляющей, обусловленной химическим взаимодействием атомов кварцевого стекла с молекулами воды, составляющей, возникающей при взаимодействии связей SiO с ионами гидроксила OH и составляющей из-за взаимодействия связей SiO с ионами гидроксония. Найдены значения термодинамических параметров, определяющих значения этих составляющих скоростей роста микротрещин под нагрузкой. Исследовано явление «залечивания» микротрещин молекулами материала первичного покрытия. Показано, что в процессе разрушении трещины могут распространяться как по объёму стекла, так и по объему «залечивающего» материала. Для обоих случаев найдены значения термодинамических параметров, определяющих скорости развития микротрещин.
Страницы: 34-54
Список источников

 

  1. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 2. М.: Наука. 1973. 584 с.
  2. Берштейн В.А. Механо-гидролитические процессы и прочность твердых тел. Л.: Наука. 1987. С. 50-57.
  3. Журков С.Н. Дилатонный механизм прочности твердых тел // В сб. «Физика прочности и пластичности». Л.: Наука. 1986.
  4. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука. 1974.
  5. Charles R.J. Static fatigue of glass. I // J. Applied Physics. 1958. V. 29. № 11. Р. 1549-1560.
  6. Wiederhorn S.M. Mechanisms of subcritical crack growth in glass // Fracture mechanism of ceramics. New York. 1974. Р. 613-643.
  7. Michalske T.A., Bunker B.C. Slow fracture model based on strained silicate structures // Applied Physics. 1984. V. 56. № 10.
  8. Бродский А.И. Физическая химия. Ч. II. М.: Госхимиздат. 1948.
  9. Глесстон С., Лейдлер К., Эйринг Г. Теория абсолютных скоростей реакций. М.: Гос. изд-во иностр. лит-ры. 1948.
  10. Charles R.J., Hillig W.B. The kinetics of glass failure by stress corrosion // Proc. Symposium sur la resistance mechanique du verre at le moyens d l-ameliorer. Union Science Continentale du Verre. Charleroi, Belgium. 1962. Р. 1-17.
  11. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений. В 2-х томах / под ред. Ю. Мураками / пер. с англ. Под ред. Р.В. Гольдштейна и Н.А. Махутова. М.: Мир. 1990.
  12. Shiue Y.S., Matthewson M.J. Apparent activation energy of fused silica optical fibers in static fatigue in aqueous environments // Journal of the European Ceramic Society. 2002. V. 22. Р. 2325-2332.
  13. Hibino J., Sakaguchi S., Tajima Y. Crack growth in silica glass under dynamic loading // J. Am. Ceram. Soc. 1984. V. 67. № 1. Р. 64-68.
  14. Koike A., Tomozawa M. Fictive temperature dependence of subcritical crack growth rate of normal glass and anomalous glass // Journal of Non-Crystalline Solids. 2006. № 352. Р. 5522-5530.
  15. Mikio Muraoka, Hiroyuki Abe Subcritical crack growth in silica optical fibers in a wide range of crack velocities // J. Am. Ceram. Soc. 1979. № 1. Р. 51-57.
  16. Wiederhorn S.M., Bolz L.H. Stress corrosion and static fatigue of glass // J. Amer. Ceram. Soc. 1970. V. 53. № 10. Р. 543-548.
  17. Wiederhorn S.M., Johnson H. Effect of electrolyte pH on crack propagation in glass // J. Amer. Ceram. Soc. 1973. V. 56. № 4. Р. 192-197.
  18. Shigeki Sakaguchi, Yozo Sawaki, Yoshishige Abe, Tadashi Kawasaki Delayed failure in silica glass // J. of Materials Science. V. 17. Р. 2878-2886.
  19. Shigeki Sakaguchi and Takao Kimura Influence of temperature and humidity on dynamic fatigue of optical fibers // J. Am. Ceram. Soc. 1981. V. 64. № 5. Р. 259-262.
  20. Богуславский И., Сильвестрович С. Бронированное стекло // Техника молодежи. 1960. № 4. С. 9.
  21. Wondraczek L., Dittmar A., Oelagrdt C., Celarie F., Ciccoti M., Marliere C. Real-time observation of a non-equilibrium liquid condensate confined at tensile crack tips in oxide glasses // J. Am. Ceram. Soc. 2006. № 89. Р. 746-749.
  22. Wiederhorn S.M. Influence of water vapor on crack propagation in soda-lime-glass // J. Am. Ceram. Soc. 1967. V. 50. № 8. Р. 407-417.