刘雅君，张 珂

(1.延安大学 建筑学院，陕西 延安 716000;2.西安建筑科技大学 建筑学院，陕西 西安 710055)

热膨胀引起的炸裂现象研究

刘雅君1，张 珂2

(1.延安大学 建筑学院，陕西 延安 716000;2.西安建筑科技大学 建筑学院，陕西 西安 710055)

玻璃杯受热后，由于内外温度变化不均匀而导致的炸裂现象进行理论分析，说明了产生炸裂现象的力学本质，同时对热力管道中的热应力也作了相应的分析。

玻璃杯;热膨胀;轴对称;热力管道;热应力

在日常生活中，人们手中的玻璃杯在迅速倒入沸水时，往往会“啪”的一声炸裂，令人心悸，且往往产生了近似于沿竖向(杯高度方向)的裂口。类似的还有如热力管道(特别是铸铁管)在突然注入高温介质(温度可达数百摄氏度)时，也往往产生爆裂，形成沿长度方向的裂纹。对于这类炸裂现象，定性分析表明，如将沸水迅速倒入玻璃杯内，则内外温度变化不均匀，内表面受热加剧，外表面冷，内表面因受热而膨胀，但内侧的膨胀又受到温度较低的外侧的约束，使完全膨胀受到妨碍，以致于在靠杯内壁的各点产生了较大压应力，靠外壁的各点则产生了较大的拉应力。而象玻璃这一类脆性材料(从受力到断裂，变形始终很小)，其抗拉强度比抗压强度远低(抗剪也低于抗压)［1］，当所受的拉应力超过了材料的强度极限，即使外层胀破，造成炸裂。要避免的话，在倒入开水之前，先倒入少许温水涮一下(预热)，再倒入开水，杯子就不会炸裂，这也是人们熟知的常识了，同时也是文献［2］中曾经提到的问题。……