光學鏡坯研磨加工-光學玻璃設計制造
光學玻璃的設計強度
玻璃等脆性材料都不具有單一的特征強度。材料的強度決定于
裂紋或者表面缺陷的分布。由于這個特性加上固有的脆性(災難性
或者快速失效的原因),通常需要采用保守的設計強度。根據經驗
法則,光學玻璃名義上的拉伸設計強度通常為1000psi。作為常見
玻璃材料一個特別簡化的設計強度,這個經驗法則能夠對一個給定
設計做出快速評估。不過通常還是有必要確定一個和材料及應用相
關的許用設計強度,原因包括應力可能會超過1000psi,或者使用
相對易碎的玻璃類型(用斷裂韌性表示),或者光學元件在一個重要
時間段受到相對高的應力水平可能很容易受到環境增強斷裂的影響
。
表面缺陷
玻璃的強度決定于在受力區域下和尺寸、方向以及位置變化相
關的表面缺陷的隨機分布。光學鏡坯用研磨劑拋光加工會在玻璃表
面附近留下一個破裂層,也就是所謂的亞表面損傷,從而產生表面
缺陷分布。表面缺陷的尺寸會隨著清洗、搬運以及環境的影響而增
加。由于裂紋尺寸的分散性,對于脆性材料來說沒有確定性的強度
(除非裂紋是非常均勻的),并且玻璃的強度一般是零件尺寸和受力
面積的函數。缺陷或者裂紋在拉伸載荷下傳播直到達一個臨界值,
然后經過無法控制的裂紋擴展,零件就會發生物理斷裂。