台风杜苏芮来袭,厦门人在玻璃上贴起了胶带,这是为什么呢?


胶带贴窗花,对加固玻璃毫无作用,但是能防碎裂后的溅射伤害,作用效果类似于汽车前档夹角玻璃内的夹胶层。为什么胶带不能加固玻璃?这得从两者的力学特性出发。

1、玻璃的特性

普通玻璃的特点就是又硬又脆。这里面,所谓的硬其实是它的抗变形能力,学术上称为刚度。刚度越大,越不容易变形。而玻璃的脆性是个综合性能,易碎代表其强度小,断裂需要的能量也小。

普通玻璃碎了

钢化玻璃是对普通玻璃经过强化之后得到的,克服了脆的弱点,强度得到大大的提升。之所以钢化玻璃强度得到提升,关键在于其表层形成了一层致密的压应力层。只有先破坏掉外层的压应力层,才能使得整个玻璃都碎开。

钢化玻璃碎了

普通玻璃与钢化玻璃碎裂的形式也完全不一样。前者因为内部不存在残余应力,碎裂的时候比较随机。而钢化玻璃内部存在膨胀应力,外部存在压缩应力,就好像一个气球一样,一旦碎裂,就是四分五裂。

钢化玻璃类比于气球

事发地贴胶带的玻璃,大多是商业性质的,一般都是钢化玻璃,其弹性模量取72000MPa

2、胶带的特性

胶带是一层类似于薄膜的结构,它同绳索的受力类似,只能承受胶带面内的拉扯。其他所有的力,比如垂直于胶带、胶带面内的压缩等等,都无法承受。当然,如果把胶带张紧了,还是可以承受垂直方向的力的。

膜结构的受力

胶带的弹性模量不好找,制作材料的不同会让这个数据千差万别。但是,胶带都是比较软的材料,极易发生变形,其弹性模量不大,找到一个数据做参考:2100MPa

3、受力及破坏形式

台风袭来,吹向玻璃。玻璃四周被约束住,理想状态下,玻璃中间会发生较大的位移,会被风吹凹进去。变形越大,玻璃内部产生的应力也越大,当超过其极限值时,玻璃就发生碎裂。这种破坏形式类似于弯曲破坏,玻璃一侧因为不断凸出而产生较大的拉伸应力,一旦这个拉伸应力抵消掉原来的表层压应力,玻璃就碎了。

玻璃的变形图

当贴上胶带后,玻璃本身的强度不会发生任何变化。中间层凸出的部分,虽然会被胶带粘着有向内趋势的力,但是一方面胶带自身的弹性模量非常小,跟玻璃不能比,另一方面界面处胶带的粘力也无法抗衡内部的应力。所以这一点点的粘力,对玻璃凸点处的拉应力来说,就是九牛一毛

胶带真正的作用在于可以固定住碎裂后的玻璃。同学们都知道钢化玻璃爆裂时是很危险的,由于内部压力的存在,钢化玻璃一旦碎裂,就像炸弹一样炸飞,并且玻璃片都比较小,碎的比较均匀。再加上狂风的作用,碎裂后的钢化玻璃碎片具有较大的初速度,一旦砸到人,杀伤性不可忽视。

胶带贴玻璃

为了克服钢化玻璃的这个缺点,聪明的人类想出了方法。想办法粘住碎裂的玻璃,就避免了碎片乱飞。比如汽车的挡风玻璃,商场里扶手下的玻璃等,都是由内外两层钢化玻璃夹住中间粘性的夹胶层。

汽车的夹胶玻璃

厦门人的防台风方法,用胶带贴住玻璃,就是类似于夹胶玻璃,防止钢化玻璃碎裂后四处飞溅伤人。至于怎么贴?那自然是贴的越多越好。

4、总结

厦门防台风,玻璃贴胶带,并不能对玻璃进行加固,但是可以减少玻璃碎裂后的次生伤害。

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页面更新:2024-05-30

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