A SZERKEZETI ÜVEG TÖBBSZINTŰ VIZSGÁLATA – A MEZOSTRUKTÚRA FELTÉRKÉPEZÉSE
MULTI-SCALE ANALYSIS OF STRUCTURAL GLASS, IMAGING OF THE MESOSTRUCTURE
MOLNÁR Gergely, MOLNÁR László Milán, BOJTÁR Imre
többszintű elemzés, kálcium-nátrium-szilikát üveg, AFM, mikro-CT, zárványok
multiscale analysis, soda-lime-silica glass, AFM, micro-CT, inhomogeneities
Jelen cikkben egy olyan kutatómunkáról számolunk be, amelynek célja a szerkezeti üvegek mezo-szerkezetének feltérképezése. A téma egy átfogó mechanikai elemzést készít elő, melynek célja a szerkezeti üvegek mikroszintű viselkedésének megértése. A feladat rövid ismertetése után egy korábban elvégzett laboratóriumi kísérlet [1] eredményeit magyarázva mutatjuk be az üveg mezoszerkezetében található hibákat. A szerkezeti elemként használt üveglemezben három jelentős feszültségkoncentrációs hely létezik. A felületen nagy mennyiségű mikrokarc található, amelyek hatása azonban kisebb az üveg élmegmunkálásából adódó hibákhoz képest. Az üveglemezek vágásából és csiszolásából eredő egyenetlenségek jelentősen gyengítik a szerkezeti elem effektív szilárdságát, így az élt tekintettük második vizsgálandó régiónak. A harmadik hibacsoportot a gyártásból eredő zárványok alkotják, melyek ritkán fordulnak elő, de nagy feszültségcsúcsot okoznak. A cikkben bemutatásra kerülnek a felhasznált technikák. Az üveg felületét és élét atomerő mikroszkóppal (AFM), az üvegben lévő zárványokat μCT-vel vizsgáltuk. A feltérképezés után a felvételek segítségével végeselemes modelleket készítettünk. Az eredmények bemutatása és egy rövid öszszefoglalás zárja a cikkünket.
Present study deals with the mesostructure analysis of the structural glass. The subject is about to prepare a comprehensive mechanical analysis, aimed on the understanding of the multiscale mechanical behaviour of soda-lime-silicate glass used as an architectural element. After a brief description of the μ and mesostructure of glass we will explain our goals in this analysis. We began with a macroscopic experiment [1], the results of this work led us to a conclusion, that the glasses effective tensile strength had 11 % relative standard deviation, and it had a typical fracture picture. We would like to explain these results with a mesoscopic approach. We have divided the glass plate – from a mesoscopic aspect – into three major regions. The first region is the surface, which is the largest area of a plate. The effect of the surface imperfections is negligible due to a grinded edge finishing, so we considered the second region as the edge. The third region contains the inhomogeneities in the glass material itself. Generally there are only a few inhomogeneities in glass, but they cause a great stress peak in the material. To describe the mesostructure we have done atomic force microscopy (AFM) and μcomputed tomography (μCT) scans. We used the first equipment to image the surface and the edge of the glass, and the μCT was used to collect geometrical information about the voids and inclusions which were left after the manufacturing process. Finally the results and a brief summary are going to closes the thesis.
Letöltés
Megjelent
2012/I. lapszám
Mechanikai vizsgálatok (Mechanical tests)
1 - 14
A SZERKEZETI ÜVEG TÖBBSZINTŰ VIZSGÁLATA – A MEZOSTRUKTÚRA FELTÉRKÉPEZÉSE
MULTI-SCALE ANALYSIS OF STRUCTURAL GLASS, IMAGING OF THE MESOSTRUCTURE
MOLNÁR Gergely, MOLNÁR László Milán, BOJTÁR Imre
többszintű elemzés, kálcium-nátrium-szilikát üveg, AFM, mikro-CT, zárványok
multiscale analysis, soda-lime-silica glass, AFM, micro-CT, inhomogeneities
Jelen cikkben egy olyan kutatómunkáról számolunk be, amelynek célja a szerkezeti üvegek mezo-szerkezetének feltérképezése. A téma egy átfogó mechanikai elemzést készít elő, melynek célja a szerkezeti üvegek mikroszintű viselkedésének megértése. A feladat rövid ismertetése után egy korábban elvégzett laboratóriumi kísérlet [1] eredményeit magyarázva mutatjuk be az üveg mezoszerkezetében található hibákat. A szerkezeti elemként használt üveglemezben három jelentős feszültségkoncentrációs hely létezik. A felületen nagy mennyiségű mikrokarc található, amelyek hatása azonban kisebb az üveg élmegmunkálásából adódó hibákhoz képest. Az üveglemezek vágásából és csiszolásából eredő egyenetlenségek jelentősen gyengítik a szerkezeti elem effektív szilárdságát, így az élt tekintettük második vizsgálandó régiónak. A harmadik hibacsoportot a gyártásból eredő zárványok alkotják, melyek ritkán fordulnak elő, de nagy feszültségcsúcsot okoznak. A cikkben bemutatásra kerülnek a felhasznált technikák. Az üveg felületét és élét atomerő mikroszkóppal (AFM), az üvegben lévő zárványokat μCT-vel vizsgáltuk. A feltérképezés után a felvételek segítségével végeselemes modelleket készítettünk. Az eredmények bemutatása és egy rövid öszszefoglalás zárja a cikkünket.
Present study deals with the mesostructure analysis of the structural glass. The subject is about to prepare a comprehensive mechanical analysis, aimed on the understanding of the multiscale mechanical behaviour of soda-lime-silicate glass used as an architectural element. After a brief description of the μ and mesostructure of glass we will explain our goals in this analysis. We began with a macroscopic experiment [1], the results of this work led us to a conclusion, that the glasses effective tensile strength had 11 % relative standard deviation, and it had a typical fracture picture. We would like to explain these results with a mesoscopic approach. We have divided the glass plate – from a mesoscopic aspect – into three major regions. The first region is the surface, which is the largest area of a plate. The effect of the surface imperfections is negligible due to a grinded edge finishing, so we considered the second region as the edge. The third region contains the inhomogeneities in the glass material itself. Generally there are only a few inhomogeneities in glass, but they cause a great stress peak in the material. To describe the mesostructure we have done atomic force microscopy (AFM) and μcomputed tomography (μCT) scans. We used the first equipment to image the surface and the edge of the glass, and the μCT was used to collect geometrical information about the voids and inclusions which were left after the manufacturing process. Finally the results and a brief summary are going to closes the thesis.
Letöltés
Megjelent
2012/I. lapszám
Mechanikai vizsgálatok (Mechanical tests)
1 - 14