1樓：宮非
2016-01-17
你想多了。首先，玻璃是無機材料，並不像塑料是有機材料般有「塑性變形」；其次，這剛好在某個「靜態疲勞」下造成杯腳斷裂屬於「微觀」證據，你不相信的話再回到桌台試別的高腳杯看會不會還是斷裂？對於脆性材料，斷裂之前常發生亞臨界裂紋的生長。
疲勞優先發生在裂縫尖端的應變材料分子鍵的化學反應，與材料成分、溫度和環境（例如 pH 值）有關。
玻璃是一種呈玻璃態的無定形體，熔解的玻璃經過迅速冷卻（過冷）而成形，雖為固態，但各分子因沒有足夠時間形成晶體，仍凍結在液態的分子排布狀態。玻璃一般而言是透明、脆性、不透氣、並具一定硬度的物料。最常見的玻璃是鈉鈣玻璃，包括 75% 的二氧化矽（ ）、由碳酸鈉中製備的氧化鈉（ ）以及氧化鈣（CaO）及其他新增物。
玻璃在日常環境中呈化學惰性，亦不會與生物起作用。玻璃一般不溶於酸（例外：氫氟酸與玻璃反應生成 ，從而導致玻璃的腐蝕）；但溶於強鹼，例如氫氧化銫。
玻璃杯一般是經過玻璃加熱後經過造型得到的，由於加熱後玻璃內部的結構不均勻或者玻璃杯的某些部位本身缺陷造成了大量的應力集中，這樣的玻璃杯很容易被振碎，不過一般經過造型後的玻璃製品都會進行退火處理來消除殘餘應力，改善應力集中現象。高腳杯以「吹，blow」與「拉腳 ，pulled stem」的方式一體成型，所以完全一體成型。玻璃的結構中並無晶格的存在(非結晶體)，使它成為一種無定型但各向同性的材料，也就是說玻璃的各種特性並不因量測方向不同而異，這一點有別於大多數結晶體材料。
玻璃實際強度與玻璃理論強度相比，有如此之大的差值，主要是由於玻璃表面存者無數，肉眼無法看得到的微小裂紋。一種在玻璃表面的微小裂紋，在載荷時，產生「應力集中，stress concentration」，導致玻璃的破裂。因而，會產生破裂的應力取決於Griffith 裂紋的密度和分布形狀。
整體而言，破裂的產生是因裂紋產生化學變化，包括大氣中的水分及氣體、甲苯，這些會破壞原子之間的緊密性，以及加工、搬運、按裝過程中，玻璃表面及玻璃邊緣，還會出現「刮傷」等現象，都會影響其強度。
另外，如果在這期間，裂紋到達應力臨界長度時，將產自發性的斷裂過程。這種在應力作用某段時間後，玻璃破裂。這種現象稱為玻璃的靜態疲勞。
從觀察中，可推論出產生靜態疲勞的原因：
1). 水蒸氣和玻璃表面之間的反應。取決於應力、濕度和玻璃成分。
應力越大，裂縫速度越快；濕度越高，裂縫擴充套件越快，而且能在更低外力下擴充套件；玻璃成分抗應力腐蝕的順序為：熔融氧化矽 > 鋁矽酸鹽 > 硼矽酸鹽 > 鹼石灰矽酸鹽 > 矽酸鉛。
2). 玻璃中的裂縫生長，取決於裂縫尖端環境的 pH 值，並且受玻璃成分所控制。在高裂縫速度下，玻璃成分（氧化矽、硼矽酸鹽、鹼石灰矽酸鹽）控制裂縫尖端的 pH值；在低裂縫速度下，電解質控制裂縫尖端的 pH 值。
裂縫尖端的 pH 值取決於裂縫尖端溶液與玻璃成分之間的反應以及主體溶液與裂縫尖端溶液之間的擴散。裂縫尖端溶液中的質子與玻璃中的鹼之間的離子交換產生 離子，因而在裂縫尖端導致鹼性的 pH值；而玻璃表面的矽酸的電離在裂縫尖端導致酸性的pH 值。裂縫尖端的 pH值範圍從氧化矽玻璃的大約4.
5 到鹼石灰玻璃的大約 12。在高裂縫速度下，裂縫尖端的反應加快，玻璃成分控制溶液的 pH 值；在低裂縫速度下，擴散消耗了裂縫尖端溶液，使之類似於主體溶液。因此在中性和鹼性的溶液裡，氧化矽玻璃最耐靜態疲勞；而在酸性溶液裡，硼矽酸鹽玻璃最佳。
3). 氧化造成的效能降低。氧化導致表面產生壓應力，若壓應力處於最佳狀態，會增加表面強度；若壓應力變得過大，則會發生造成強度下降的剝落。
SiC 在高溫下的強度低於室溫強度，隨在空氣環境中暴露時間的增加，SiC 室溫抗彎強度提高。這是由於冷卻時在表面形成了具有壓應力的表面層，使亞臨界裂紋的生長；高於室溫下，隨 暴露時間延長，其強度略顯增加，這是由於高溫下表面氧化層逐漸完整，使裂紋尖端的鈍化。
4). 濕度造成的效能降低。暴露於 1,300℃ 和 1,400℃ 的 氣氛後，SiC 晶須增強氧化鋁複合材料的室溫抗彎強度受到 的顯著影響。
SiC的活性氧化發生在 時，強度減少；超過10hr 的長時間暴露，強度幾乎無損失；在更高水蒸氣氣壓下，因表面形成鋁矽酸鹽玻璃和莫來石，強度減少量更小。在 5\cdot10^MPa " eeimg="1"/>和1,400℃ 的條件下暴露l0hr 後，強度增加，這是因為試樣表面玻璃相的形成導致裂紋癒合。分類：
科普>>
力學>>材料
2樓：丟丟
晚上和朋友吃飯，準備離桌時衣服不小心碰到放在窗台上的高腳杯，杯座靜止，杯腰斷掉了……
初步分析如下:根據杯底靜止得出，杯腳水平方向合力為零……就是杯身的重心運動的軌跡是拋物線，而杯子底座相對地面始終靜止，當杯子底座與窗台有相對運動趨勢時就產生乙個靜摩擦力，而杯子口還會繼續做類拋物線運動，這個合力的的方向則大於杯子的腰所能承受的應力，從而腰就斷了，把杯子口就摔疼了……這力是不是牽扯到彎矩和線彈性斷裂或者撓度和抗彎強度的力學知識，求高人解答
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