3 / 15
температурные перепады при резком нагреве или охлаждении (тепло-
вой удар). Причем в зависимости от назначения изделия для коли-
чественной оценки термостойкости используют разные эксперимен-
тальные методы с привлечением приближенных соотношений теории
упругости. Так, термостойкость материалов активных элементов твер-
дотельных оптических квантовых генераторов (ОКГ) оценивают по
перепаду между начальной температурой
T
0обр
образца в виде стержня,
подвергаемого резкому охлаждению теплоемкой жидкостью (водой) и
температурой
T
ж
этой жидкости, т.е. по перепаду
Δ
T
=
T
0обр
−
T
ж
, вы-
зывающему разрушение, с использованием условия термостойкости в
виде [5]
σ
∗
=
α
т
E
(1
−
μ
)
B
i
S
m
,
где
σ
∗
— разрушающее напряжение;
α
т
— линейный коэффициент тер-
мического расширения;
E
— модуль упругости;
μ
— коэффициент
Пуассона;
B
i
S
m
— коэффициент, зависящий от интенсивности теп-
лосъема и формы образца. Применительно к активным элементам
твердотельных ОКГ
B
i
S
m
= 0
,
65
≈
2
/
3
, т.е.
σ
∗
=
2
α
т
E
Δ
T
3(1
−
μ
)
.
(1)
Определяющий параметр прочности стекол и керамик — разруша-
ющее растягивающее напряжение
[
σ
p
]
, находится экспериментально
[2]; оно в 8–10 раз меньше разрушающего сжимающего напряжения
[
σ
сж
]
, поэтому принимают
σ
∗
= [
σ
p
]
.
Термостойкость изделий из оптических материалов в виде пла-
стин или тонкостенных оболочек оценивают по перепаду температур
на границах [6]. В процессе нагрева при градиенте температур
Δ
T
по толщине в слоях с б´ольшей температурой возникают напряжения
сжатия
σ
−
, а в слоях с меньшей температурой — растяжения
σ
+
, опре-
деляемые по формулам:
σ
−
=
α
т
E
Δ
T
3(1
−
μ
)
;
σ
+
=
2
α
т
E
Δ
T
3(1
−
μ
)
.
(2)
В этом случае
σ
∗
=
σ
+
. Таким образом, для существенно разных усло-
вий термопрочность оценивается одним и тем же выражением (1) или
(2) для растягивающих напряжений, и следуя этому, в проводимом
анализе в качестве определяющего параметра также будет использо-
ван температурный перепад
Δ
T
между нагреваемой и охлаждаемой
поверхностями колбы ГИИ.
Оценка термостойкости стекла, приведенная в работе [7], дает
для сапфира
Δ
T
с
= 120
. . .
186
K и для кварцевого стекла
Δ
T
кв
=
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2016. № 2 47