根据已知的温度曲线、弹性模量和线性热 膨胀系数，我们就可以计算暂时应力
38
某位置的在线暂时平面应力的计算步骤
先计算玻璃带横向宽度上的平均温度 再计算测量点和平均温度之间的温度差
(Tave – Tp) 然后，用上面计算出的温差乘以线性热膨
胀系数，得出玻璃的应变量 最后把应变量乘以弹性模量得出应力
10
光源
偏振轴
偏振片
产生平面偏振光
11
偏振光
光源 (白光)
起偏镜
光源 (白光)
起偏镜
检偏镜
观察者: 光能透过
平面偏振器 的视场亮
检偏镜
观察者: 光无法透过
平面偏振 器 的视场暗
12
双折射
一些晶体在不同方向有不同的折射率 在这些物质内,光在不同的偏振轴上的传播
速度是不同的 我们称它们具有双折射性质
浮法玻璃生产中的 应力测量
浮法玻璃专栏
1
为什么要测量应力?
测量应力是为了控制应力. 测量方法必须具有可重复性和可再生性.
2
我们需要控制:
切割后玻璃板上的横向应力
• 为了便于客户切割或说明使用
3
我们需要控制:
玻璃板上的横向应力 横向的在线应力
• 以达到最小的退火窑损失和良好的在线切割
所以只有等色线对我们才是重要的
18
三维空间的应力
为了简化我们对应力分布的测量方法，我 们把玻璃分解为：
• 横向应力 • 厚度 (固化) 应力
19
玻璃带宽度
方向(1)
厚度应力分布(用偏 振仪在方向(2)上观 察所看到的应力)
玻璃带厚度 方向(2)
平面应力(用偏振仪在 方向(1)上观察所看到 的应力)
所以切割后玻璃片中的横向应力要小于 同等温度下生产线上的玻璃带内的应力
由于形变, 在玻璃板宽度方向上会形成张 应力(如下一页图示)
47
应力在切割后玻璃中的重新分布
T
光程差
歪的
C
T
光程差
C
在线
拉张
48
产生误差的原因
主轴变化
• 我们作的假设是主轴是一条直线并且与玻璃 边部垂直.
平整度 (变化的光程)
• 不平整的玻璃会产生光程的变化
Sénarmont补偿器的校正
• 理想的是每次测量前都进行校正
49Байду номын сангаас
结论 1：
偏振光和光测弹性力学 普通的测量方法
• Senarmont(1/4波板)补偿 • 应力观察板 • 自动应力测仪量 • Babinet补偿(石英楔子)
50
结论 2：
测量和计算
23
使用人工式应力观察器测量平面应 力
在玻璃下面设置一个能在整个板宽上移动的光源,其偏振 方向与玻璃的拉引方向成45°。
对于切割后的玻璃，这个光源的移动架只要中等长度
确定使用了绿色滤光器(~540 nm) 或已知波长的单色 光源
与板带下的光源同步移动的人工测量装置安装在板带之 上，而且光源和测量装置分别位于测量点的正上方和正 下方
4
我们需要控制:
玻璃板上的横向应力 在线横向应力 在线边部应力
• 保证好的在线切割质量
5
我们需要控制:
玻璃板横向应力 在线横向应力 在线边部应力 在线厚度应力
• 保证最小的退火窑损失
6
我们需要控制:
玻璃板横向应力 在线横向应力 在线边部应力 在线厚度应力 永久厚度应力
• 理想的玻璃板应该是长度是玻璃带毛宽的 1.5倍
• 最好是带边子的
35
切割后玻璃板的平面应力的测量
实际上
• 玻璃板应该长于4.7米 • 而且没有弯曲起拱等
关键是保持样品的一贯性
• 我们要保证玻璃板的大小要一致，这样就能 得到有重复性的目标应力值
• 如果第一次使用去了边的玻璃板，那就一直 要用这样的玻璃板
39
暂时平面应力的在线测量
平均来说，温度每变化一度，在线暂时横向 平面应力大约变化 0.566 MPa 这相当于光程差变化约 1.5 nm每mm样品 厚度.
40
永久平面应力的在线测量
测量在线平面应力 计算在线暂时平面应力 在线永久平面应力 = 在线应力 - 暂时应
力
41
预测切割后玻璃的应力
永久厚度应力主要由退火窑的设计(退火 区的冷却速度)所决定，而暂时厚度应力 取决于后退火区的冷却速度
因此，我们通常都认为，对冷却速度的 测量足以控制在线厚度应力
44
测量错误的原因
弯曲起拱等变形
• 释放过度的压应力 • 任何测量方法显示的应力级别都低于引起弯曲
起拱等变形的应力
结论： - 应力测量及其所有的后续计算都 是不正确的
• 横向应力
在线应力 暂时应力 永久应力 切割后玻璃板应力
• 厚度应力
永久 在线
51
结论 3：
测量错误和误差
52
操作练习
53
公开讨论
应力的测量
• 在线应力仪 • MPa / nm • 建立应力质量标准
怎样在不同的地点测量应力？
54
45
高温计的排布和它的响应时间
由于暂时应力的测量和计算严格要求温度 计的位置和反应的温度要准确，所以这样 才可以避免错误或误差
一旦温度测量出错，就会导致后续的应力 计算出错
46
切割后玻璃板应力的释放
当玻璃被切割后，有相当量的应力会被 释放
释放的量取决于切割后玻璃板的大小和 它原有的应力大小
起偏镜
s2
s1
慢轴
样品
/4 板
用单色光源，或者在白光源前放一个虑色镜
快 轴
检偏镜
(旋转)
观察者
Sénarmont 补偿技术装置的构造
22
着色片
绿色滤光镜 (波长540nm)
¼ 波片
通过这个孔 观察样品
分析器盘
中心轴
作成空心的部分,能 让分析器自由转动
侧视图
正视图
分析器刻度
用于浮法玻璃平面应力在线测量的人工观察器
平面应力和厚度应力
20
区域应力的测量
Sénarmont补偿器
• 这是一种补偿设备 • 补偿器是引入一个大小已知而方向相反的延误，
把样品所产生的延误调回到“0”.
对浮法玻璃的横向应力测量，假定其主要 应力沿横向分布并与拉引方向平行是合理 的.
21
Sénarmont 补偿原理
光源 (单色光)
15
如图所示当光线进入玻璃样品后产生了相位差
主要应力差 (MPa)
光程差 (nm)
σ1
σ2
δ Ct
应力光学系数(光弹性系数) (布鲁斯特Brewsters系数)
厚度 (mm)
实际上：
光程差 应力 = -------------------------------
样品厚度 x 2.75
13
光测弹性学
玻璃是一种光弹性物质 光弹性物质在受到应力的作用后会产生双
折射 双折射大小与受到的应力成比例
14
光弹性作用
光源
起偏镜
主应力方向 s1
应力与光程差的关系:
s
1

s
2


d Ct
光束在两个互相呈90o方向
s2
上以不同的速度传播
样板厚度 (t)
检偏镜
产生相位差 或延迟 (d)
28
轴编码器输出 1000个 / 转
1个 / 转
以5000转/分钟 旋转的检偏镜
马达
光敏二极管输出 每转2个亮-暗周期 光敏二极管
¼ 波片
镜头
待测的玻璃
光源
起偏镜
29
自动在线应力检测仪的结构示意图
30
31
永久厚度应力的测量
要测量厚度应力，我们必须在厚度上穿 过待测玻璃样品的宽度观测
我们要取一块样品玻璃 理想的样品的宽度为厚度的6倍 用Babinet 补偿器来测量样品的应力
当玻璃被切割后，有相当量的应力会被 释放
剩余的应力则会重新分布，并可能造成 玻璃的形变
这种应力的计算是很复杂的 不过通过计算机，使用数学模型我们可
以预测切割成给定大小的玻璃板的应力
42
R光eta程rda差tio(nn(nm)m) Te温mp度er(atOurCe)
50 30 10 -10 0 -30 -50 -70 -90 -110 -130 -150
• 便于客户切割和提供说明书
7
我们需要控制:
玻璃板横向应力 在线横向应力 在线边部应力 在线厚度应力 永久厚度应力
8
怎样测量应力?
我们用偏振光
y
x z
9
什么是偏振光
光是一种电磁波 我们把电电磁波在其中传播的面叫做偏振
面 在白光(自然光)中有许多不同的偏振面 偏振光只选用其中一个偏振面
N无o S样am品ple
放Sam入p样le 品
调Sa节m p补le偿af t器er a后dju的stm样en品t
1 0 1
σ1 σ2
应力-光学常数
δ Ct
样品宽度
34
切割后玻璃板的平面应力的测量
在哪儿测?
• 在生产线的末端的一块冷却均匀的玻璃板上 • 在玻璃板长度的中间测量
多大的玻璃板?
32
光源
起偏镜
待测玻璃样品
Babinet补偿器 (石英楔子)
起偏镜的偏振轴
样品主应力方向与起偏 镜的偏振轴成45O角