Trda padel žoga, ki potuje s hitrostjo več kot 120 kilometrov na uro, se zaleti naravnost v kos stekla. Od trenutka udarca do trenutka, ko se vse ustavi, mine manj kot 0,1 sekunde.
Toda v teh 0,1 sekunde se odvije izjemno zapleten fizični proces. Razumite ta proces in razumeli boste, zakaj se nekatera stekla razbijejo ob stiku, medtem ko pravilno določen kos PVB laminiranega stekla žogo mirno odbije nazaj.
Upočasnimo čas za 100-krat in ponovimo, sličico za sličico, realno{1}}časovno zaporedje udarca z žogico.
Milisekunda 0: Kontakt
Rob krogle se dotika zunanje površine stekla.
V tem trenutku se vsa udarna sila osredotoči na okroglo površino, manjšo od dlani. Za navadno steklo je to slaba novica. Steklo je krhek material - ima dobro tlačno trdnost, vendar je njegova sposobnost, da prenese lokalni udarec, odvisna od debeline in porazdelitve notranjih napetosti.
5-milimetrski kos običajnega kaljenega stekla lahko v tem trenutku prenese lokalni pritisk v območju približno 90–120 MPa. Če je žoga dovolj hitra, ta prag takoj preseže.
Milisekunda 5: Steklo se začne deformirati
Mnogi ljudje domnevajo, da je steklo popolnoma togo. ni.
Na mikroskopski ravni se steklena površina začne upogibati navznoter - za morda manj kot 0,1 mm, kar ni vidno s prostim očesom. Toda ta majhen odklon je že sprožil napetostne valove, ki se širijo skozi steklo.
Pravilno določen kos PVB laminiranega stekla za padel igrišče (na primer 6 mm + 1.52 mm PVB + 6 mm) zdaj kaže svoje prednosti:
1. Dve stekleni plošči si delita udarno silo, namesto da bi eno samo steklo prevzelo vse
2. Vmesni sloj PVB na sredini deluje kot elastičen sloj in začne absorbirati nekaj energije
3. Stresni valovi so delno blokirani in razpršeni, ko prečkajo plast PVB
Milisekunda 15: Najvišja napetost
To je trenutek, ki odloča o vsem.
Sila udarca doseže največjo vrednost. Pri žogici za padel, ki potuje s hitrostjo 120 km/h, je najvišja udarna sila približno 3000–5000 newtonov -, kar ustreza uteži 300–500 kg, ki nenadoma pritisne navzdol na območje velikosti dlani.
Kaj se zgodi z navadnim kaljenim steklom:
Takoj ko obremenitev preseže mejno vrednost, celotno stekleno ploščo eksplodira od točke udarca navzven s približno 1500 metri na sekundo. Ne "razpoke" - "eksplozivne fragmentacije." Na tisoče drobcev leti na vse strani. Preživetje stekla se konča pri 15 milisekundah.
Kaj se zgodi s tankoslojnim-plastnim PVB steklom (0,38 mm ali 0,76 mm):
Steklene plasti prav tako počijo. Toda zahvaljujoč vmesnemu sloju PVB drobci ne letijo. Problem pa je, da je vmesni sloj pretanek. Ko energija udarca razbije steklo, preostala kinetična energija deluje na PVB folijo. Če je odpornost filma na trganje nezadostna, se na mestu udarca naredi luknja. Žoga gre skozi. Kozarec ostane z luknjo.
Ujemanje je še vedno prekinjeno. To se zgodi pri primerno debelem PVB laminiranem steklu (1,52 mm in več):
To je popolnoma druga slika.
Prva steklena šipa poči - to je neizogibno. Pri takšnem udarcu nobeno steklo ne ostane nepoškodovano. Toda vsak delček ostane trdno vezan na 1,52 mm PVB vmesni sloj. Niti en košček ne odleti.
Tukaj je ključna točka: vmesni sloj se ne strga.
Skupna odpornost na trganje 1,52 mm PVB vmesnega sloja je štirikrat večja od 0,38 mm vmesnega sloja. Čeprav je največja udarna sila dovolj, da poči steklo, nima več dovolj preostale energije, da bi preluknjala to debelo vmesno plast. Krogla ustvari krožni, radialni vzorec razpok na stekleni površini - in se nato ustavi.
Milisekunda 25: Energijski odboj
Po stiskanju do svoje meje se žogica začne odbijati.
To je kritična podrobnost: steklo je počeno, vendar še vedno odbija žogo nazaj. Zakaj?
Ker vmesni sloj PVB ne le drži drobce na mestu, ampak ohranja tudi celotno strukturno elastičnost. Čeprav so steklene plasti počile, ima neprekinjen vmesni sloj še vedno sposobnost sprostitve energije udarca v nasprotni smeri. Energija, shranjena med stiskanjem, se zdaj sprosti - žoga se odbije nazaj na igrišče, namesto da bi ostala zataknjena v steklu ali šla skozenj.
Milisekunda 100 in več: vrne se mirnost
Od udarca do odboja žogice ne mine več kot delček sekunde.
Toda pravilno določen kos PVB stekla za igrišča za padel bo v sekundah, minutah in celo mesecih, ki sledijo, predstavljal zelo specifično stanje:
1. Jasen radialni vzorec razpok na stekleni površini, kot pajkova mreža
2.Vsak delček, ki se je prilepil na vmesni sloj PVB - noben del ni padel
3. Steklo ostane v okvirju, nedotaknjeno, brez perforacije in brez zrušitve
Če naslednja krogla zadene isto mesto, bo to steklo še vedno zagotavljalo zaščito - vmesni sloj še vedno deluje
Zakaj je debelina kritični dejavnik za PVB steklo za igrišča
Mnogi se sprašujejo: če se debelina vmesnega sloja PVB poveča z 0,76 mm na 1,52 mm - samo podvojitev debeline - zakaj se odpornost na udarce poveča za veliko več kot podvojitev?
Odgovor je: odpornost proti trganju se super-linearno spreminja z debelino vmesnega sloja.
Povedano preprosto:
0,38 mm PVB: kot film za živila - ga bo oster, energičen udarec preluknjal
0,76 mm PVB: tako kot debela balonska membrana - zahteva bistveno več sile za trganje
1,52 mm PVB: kot upogljiva plastična plošča -, ki jo je skoraj nemogoče raztrgati z roko
Pri -hitrostnem trku z lopatico, potem ko se plasti stekla razbijejo, se lahko preostala energija udarca spopade le z odpornostjo proti trganju vmesnega sloja PVB. Vsak dodaten delček milimetra debeline vmesnega sloja pomnoži varnostno rezervo.
Od počasnega-predvajanja do uporabe-resničnega sveta
Razumevanje vsega, kar se zgodi v teh 0,1 sekunde, vam pove, kaj v resnici pomeni prava varnost:
1. Varnost ni "steklo, ki se nikoli ne razbije" - steklo se bo razbilo. To je fizična omejitev materiala.
2. Varnost je "še vedno varna, ko se zlomi" - brez letečih drobcev, brez prodora žoge, brez poškodb igralcev.
3. Varnost je "rezervna zmogljivost po enem udarcu" - steklo ne odpove popolnoma po enem udarcu.
Pravilno določen kos PVB stekla za padel igrišča ni dragocen, ker "se nikoli ne zlomi." Dragocen je, ker: pri vsakem posameznem udarcu uporabi lastno pokanje, da zaščiti vsako osebo na igrišču.
To se v resnici zgodi v trenutku, ko padel žoga zadene steklo.
