浮法玻璃热破裂行为研究

作     者：冯志超 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张嬿妮;魏东

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：浮法玻璃 热载荷 安装方式 火源位置 微裂纹 防火性能 

摘      要：玻璃广泛应用于现代建筑,在火灾环境下建筑玻璃破裂脱落等行为会带来新的通风口和火势蔓延通道从而带来更大的危害。为了更好的了解火灾环境下影响玻璃破裂的各种因素,搭建了模拟火灾环境下玻璃破裂行为实验台并设置了多种实验工况,运用实验和数值模拟的方法分别从宏观和微观角度对玻璃在火灾环境下的破裂行为进行了研究。本文选取了建筑最常用的浮法玻璃作为研究对象,首先对四边遮蔽、左右竖直遮蔽、上下水平遮蔽和全隐框四种不同遮蔽方式玻璃幕墙实施热辐射实验,利用火源热释放速率、玻璃首次破裂时间、裂纹扩展行为、脱落现象以及裂纹起裂位置等重要参数,得到四边遮蔽的玻璃最容易发生破裂,半隐框玻璃幕墙相比四边遮蔽玻璃幕墙具有更好的防火性能;对于全隐框玻璃而言,火源位置的变化会对防火性能有显著的差异。其次对比研究了常见的四点支撑方式和四边遮蔽方式幕墙的热破裂行为,发现框支撑玻璃破裂位置一般位于温度差最大遮蔽边处,而点支撑起裂位置是在支撑点处。调整火源在玻璃表面中心与玻璃厚度方向之间的距离,结果表明在破裂临界位置内两种支撑方式裂纹的复杂程度与位置有密切关系,火源位置近,玻璃裂纹形态复杂、数量多且有大量交叉裂纹和裂纹孤岛的形成。最后采用PFC2D程序从微观角度,基于玻璃在高温载荷下的热耦合模型和离散元模型,模拟了玻璃火灾高温下的微破裂过程,分析玻璃表面微裂纹扩展的特征、裂纹数量和分布情况,揭示了玻璃在高温载荷。下的微裂纹萌生的扩展过程和扩展机理。