T-CSTM 01083-2023 玻璃光彈常數(shù)試驗方法 纖維法

Testmethodforstress-opticalcoefficientofglass—Fibe2023-09-28發(fā)布2023-請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責(zé)任。本文件由中國材料與試驗標準化委員會建筑材料領(lǐng)域特種玻璃標準化技術(shù)委員會2玻璃光彈常數(shù)試驗方法纖維法本文件規(guī)定了纖維法測定玻璃光彈常數(shù)的術(shù)語和定義、測試原理、測試設(shè)備及要求、試樣制備、本文件適用可拉制成纖維的透明玻璃材料在可見光波長范圍的光彈常數(shù)下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適在單位應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的光程差，亦稱光彈性常數(shù)或光彈性系數(shù)，單位為nm/(cm·4測試原理玻璃材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，其應(yīng)力大小與光程差成正比關(guān)系。將需要測量的玻璃材料拉制成纖維試樣，施加拉應(yīng)力并采用1/4波片補償法測量應(yīng)力雙折射所形成的光程差，按公式（1） （1）B——玻璃光彈常數(shù)，單位為納米每厘米每兆帕（nm/(cm·MPa)——玻璃受應(yīng)力作用所形成的光程差，單位為納米每厘米（nm/光彈常數(shù)測量儀由光源、起偏器、纖維裝載臺、可旋轉(zhuǎn)檢偏器、砝碼、1/4波片、遮光罩、工業(yè)相機及成像系統(tǒng)構(gòu)成，如圖2所示。所用測試光源為單色光源且應(yīng)明確波長，若使用激光光源，應(yīng)配備擴束透鏡以使其提供足夠觀察的視場。所用1/4波片的工作波長應(yīng)與所使用的光源協(xié)同匹配?？尚D(zhuǎn)檢偏器應(yīng)帶有記錄其旋轉(zhuǎn)角度的刻度，分度值應(yīng)不大于0.1°。4拉絲機用于玻璃材料或制品重熔拉制均勻直徑的玻璃纖維，牽引速度控制精度不大于0.01m/s，卡尺應(yīng)符合GB/T21389要求，最小分度值為0.01mm。砝碼應(yīng)符合GB/T4167要求，最大允許誤差不大于F1等級，選取質(zhì)量50g、100g和200g砝碼各5火焰噴槍用于試樣兩端燒圓，應(yīng)為以丙烷或丁烷為燃料的非預(yù)混式的噴槍，火焰最高溫度可達a）選取無氣泡、無結(jié)石、無條紋等缺陷的均質(zhì)玻璃材料或制品，通過拉絲機將其拉制成均勻直徑的玻璃纖維，玻璃纖維不應(yīng)出現(xiàn)失透和結(jié)晶。纖維直徑應(yīng)為0.70mm±0.05mm，長度宜選用150mm±50mm，無需進行退火處理。沿玻璃纖維長度方向任取上中下三點測量直徑，最大值與最小值偏差應(yīng)不大于0.02mm，同時在纖維任意一點沿圓周方向測量直徑三次，最大值與最小值偏差應(yīng)不大于0.02b）利用火焰噴槍將纖維兩端進行熔融加熱形成圓球，圓球直徑宜為纖維直徑2倍至3倍，可滿足a）在首次測量時，應(yīng)對光彈常數(shù)測量儀進行調(diào)零。具體步驟為：將起偏器旋轉(zhuǎn)至其偏振片主軸與垂直方向夾角為45°,將1/4波片的慢軸調(diào)整至與起偏器偏振片主軸平行。固定起偏器與1/4波片，旋轉(zhuǎn)檢偏器至其偏振片主軸與起偏器偏振片主軸互相垂直，此時檢偏器與水平方向夾角為45°,工業(yè)相機監(jiān)視器視場應(yīng)為全黑視場。此時光彈常數(shù)測量儀處于調(diào)零狀態(tài)，將此時檢偏器的刻度定義為0點，此時b）用卡尺測量待測玻璃纖維直徑，沿圓周測量三次并取平均值，記為d0。將玻璃纖維試樣一端懸掛于裝載臺上并使其自然下垂，調(diào)整檢偏器角度及工業(yè)相機焦距使監(jiān)視器視場中纖維清晰可見，且其內(nèi)部能夠觀察到明亮的區(qū)域或線條。確保待測纖維不受外力，旋轉(zhuǎn)檢偏器直到纖維內(nèi)部的亮線達到最暗或完全消失。記錄此時檢偏器的角度，重復(fù)測量三次并取平均值，記為φc）在玻璃纖維試樣下垂端施加一定質(zhì)量的砝碼，使其受到豎直方向的張應(yīng)力。為避免產(chǎn)生的光程差過小不利于觀察，第一次施加的砝碼質(zhì)量宜不小于400g。觀察視場中玻璃纖維顏色變化，并轉(zhuǎn)動檢偏器，直至玻璃纖維試樣中心的亮線達到最暗或完全消失，重復(fù)測量三次，記錄并取平均值，同時記d）繼續(xù)增加砝碼，單次增加質(zhì)量宜選100g~250g。待玻璃纖維試樣穩(wěn)定后，再次轉(zhuǎn)動檢偏器直至纖維內(nèi)部達到最暗或完全消光。重復(fù)測量三次，記錄并取平均值，同時記錄檢偏鏡刻度盤角度φ2及e）按照步驟d）繼續(xù)增加砝碼二至六次，但加載砝碼總質(zhì)量不宜超過1000g。依次類推，記錄出第i次增加砝碼所對應(yīng)的砝碼作用力Fi與檢偏器刻度盤角度φi。f）測試結(jié)束后，取下砝碼及玻璃纖維試樣，調(diào)整檢偏器至工業(yè)相機監(jiān)視器視場為全黑狀態(tài)，關(guān)閉標引序號說明：1——起偏器；2——待測試樣；3——1/4波片；4——檢偏器。R=mzg/1000………………（2）——第i次測得的砝碼作用力，單位為牛頓（N6檢偏器主軸的實際旋轉(zhuǎn)角度i可按照式（3 （3）i——檢偏器主軸實際旋轉(zhuǎn)角度(°);——第i次加載時記錄的檢偏器旋轉(zhuǎn)角度(°);——未加載時的檢偏器旋轉(zhuǎn)角度(°)。依據(jù)測得的檢偏器實際旋轉(zhuǎn)角度，可按公式（4）計算玻璃 （4）——光程差，單位為納米每厘米（nm/——光源波長，單位為納米（nm——檢偏器主軸實際旋轉(zhuǎn)角度，單位為度(°);依據(jù)加載砝碼作用力Fi，可按照公式（5）計算玻璃試樣內(nèi)部軸向應(yīng)力i。 （5）——應(yīng)力值，單位為兆帕（MPa——第i次測得的砝碼作用力，單位為牛頓（N按第7章和第8章的測試數(shù)據(jù)及計算結(jié)果，玻璃纖維試樣的光彈常數(shù)應(yīng)采用線性擬合法求得。按不同加載應(yīng)力條件下，繪制應(yīng)力-光程差曲線，然后進行線性擬合，當擬合曲線置信度R2不小于0.998本文件起草單位：北京工業(yè)大學(xué)、咸寧南玻光電玻璃有限公司、四川虹科創(chuàng)新科技有限公司、湖南旗濱電子玻璃股份有限公司、彩虹集團（邵陽）特種玻璃有限公司、玻璃新材料創(chuàng)新中心（安徽）有限公司