端面摩擦對玻璃壓縮強度的影響

陸華成，熊雪梅，鐘東海，鄭宇軒，周風華

(寧波大學，沖擊與安全工程教育部重點實驗室，寧波 315211)

0 引 言

玻璃材料具有優異的光學透明度、低密度、高硬度等優點，廣泛用于建筑物、汽車、高速列車、飛機等民用和國防工程領域[1-2]。而壓縮強度作為玻璃材料最基本的力學參數之一，一般采用萬能試驗機和分離式霍普金森壓桿(SHPB)對其進行單軸壓縮試驗獲得，其壓縮過程中的均勻變形直至破壞則是保證試驗結果準確可靠的基礎。然而，由于玻璃是一種典型的高脆性材料，破壞應變極小，在壓縮過程中試件通常會出現碎片剝落[3-4]。

近年來，國內外研究人員對各類玻璃材料在準靜態和動態加載下的壓縮力學響應進行了廣泛的試驗[5-9]。然而，目前的研究工作關注點一般都是玻璃壓縮強度、破壞過程以及應變率效應，試驗中均采用凡士林或者黃油來減小接觸面摩擦。混凝土材料作為典型的脆性材料，接觸摩擦產生的橫向約束會改變局部混凝土的單軸受力狀態和破壞模式，從而提高混凝土材料的壓縮強度[10-11]。而玻璃材料同樣作為典型的脆性材料，如果端面摩擦力較大的話，在壓縮過程中橫向約束的應力增強與碎片剝落的應力卸載相互競爭，難以得出材料的真實壓縮強度。

本文采用銅箔和凡士林對玻璃的壓縮接觸面進行減摩處理，通過MTS液壓伺服萬能試驗機對鈉鈣硅玻璃進行準靜態試驗，采用高速攝影技術觀察玻璃試樣內部的裂紋萌生、擴展和破壞過程，分析了端面摩擦對玻璃的破壞過程、壓縮強度和碎片形貌的影響。……