ГОСТ Р МЭК 60793-1-33—2014
Приложение Н
(справочное)
Анализ методов испытаний по определению параметра стойкости
к коррозии в напряженном состоянии
Н.1 Введение
В данном стандарте описывается несколько методов испытаний, которые можно использовать для опре
деления параметра стойкости к коррозии в напряженном состоянии оптического волокна из стекла. Целью дан
ного приложения является описание данного механического параметра и демонстрация связи между результа
тами. полученными при помощи разных методов испытаний.
Н.2 Рост трещины (процесс разрыва волокна)
Многомодовые волокна типов А1. А2. АЗс и одномодовые волокна категории В изготавливают из кварцево
го стекла, состоящего из кольцевых тетраэдральных образований SiO... Механические связи такого типа разру
шаются при нагрузке в 20 ГПа (то есть инертная прочность, без роста трещины). Концентрация напряжений на
концах трещины приводит к разрушению волокна при меньших нагрузках £1]. Такая концентрация напряжений
характеризуется коэффициентом интенсивности напряжений
К, = Yaja ,
(Н.1)
где Y— геометрический коэффициент;
а — глубина трещины;
<т — величина прилагаемой нагрузки.
Разрушение происходит при достижении К критического значения Kfc, составляющего приблизительно 0.8
МПа [2]. [3]. Для полуэллиптической или полукруговой трещины Y = 1.24 [2]. Отсюда видно, что существует одно
значная связь между глубиной трещины и разрывным усилием.
На практике разрыв происходит при гораздо меньших значениях разрывного усилия, чем следующих из со
отношения глубины трещины и разрывного усилия. Болев того, разрывное усилие для оптического волокна зави сит
от времени. Это объясняется ростом трещин вследствие химической реакции в напряженном состоянии,
разрушающей связи. Экспериментальные условия, особенно вода, являются важных» фактором, влияющим на
рост трещин (da/df). Коррозия кварцевого стекла, вызванная напряжением, обычно описывается степенной зави
симостью. где скорость роста трещины v равна Ак . где А — масштабный коэффициент скорости роста трещи
ны. а л — параметр стойкости к коррозии в напряженном состоянии [1]. В моделях надежности волокна данная
степенная зависимость часто используется [5]. что показывает важность определения величины л. Эта величина
может зависеть от специфических характеристик стекловолокна и/или его оболочки [6]. [7]. [8]. [9).
При испытаниях волокна методами, описанными в данном стандарте, тестируются сравнительно неболь
шие длины волокна, в результате чего получают данные по коррозии в напряженном состоянии, имеющие рас
пределение внутренней прочности.
На практике наличие микротрещин в волокне (то есть распределение внешней прочности ниже распреде
ления внутренней прочности) приводит к разрушению волокна. Поэтому для расчета срока службы волокна сле
дует использовать параметр стойкости к коррозии в напряженном состоянии этих микротрещин. Вследствие того,
что данный параметр очень тяжело определить, в настоящее время используется коррозия, вызванная напряже
нием. имеющая распределение внутренней прочности. Оправданность такого подхода была показана в экспери
ментах с волокном, изношенным трением, где видно, что данный выбор отображает даже наихудшую ситуацию.
Значение лдля волокна, изношенного трением, оказалось выше, чем для распределения внутренней прочности
(51,(10). [111.112). (13].
Н.З Типы методов испытаний по определению стойкости к коррозии в напряженном состоянии
Значение параметра стойкости к коррозии в напряженном состоянии стандартного оптического стеклово
локна обычно находится в пределах 17-40, большее значение свидетельствует о более медленном росте тре
щин. Различия в значениях параметра объясняются различиями в способах измерения. На практике применяют
два вида испытаний; статические и динамические. Данные испытания описаны в следующих приложениях насто
ящего стандарта;
- динамические испытания;
приложение А: определение динамической величины пс помощью растяжения;
приложение В; определение динамической величины п с помощью двухточечного изгиба;
- статические испытания;
приложение С: определение статической величины г?с помощью растяжения;
приложение D: определение статической величины пс помощью двухточечного изгиба;
приложение Е; определение статической величины п с помощью равномерного изгиба.
24