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Bestimmung der maximalen Bruchgeschwindigkeit verschiedener Gläser nach der Ultraschall-Methode
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1962) Kerkhof, Frank
Die maximale Bruchgeschwindigkeit, die elastischen Daten und die Knopp-Härte wurden für 18 verschiedene Gläser aus jeweils der gleichen Schmelze neu bestimmt. Zur Ermittlung der maximalen Bruchgeschwindigkeit wurde das Ultraschall-Verfahren angewandt. Es wird im einzelnen untersucht, ob die Werte der maximalen Bruchgeschwindigkeit den theoretischen Erwartung genügen.
Bruchgefährdung von thermoschockbelasteten Glasscheiben
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1977) Stahn, Dieter; Kerkhof, Frank
Am Beispiel von thermoschockbelasteten Spiegelglasscheiben mit Randrissen wird gezeigt, wie eine durch das Zusammenwirken von äußerer Belastung und Oberflächenverletzungen bedingte Bruchgefährdung von Glasgegenständen unter verschärften Bedingungen theoretisch erfaßt werden kann. Die Aussagen der bruchmechanischen Festigkeitsanalyse und Ergebnisse von experimentellen Untersuchungen stimmen weitgehend überein. Dies bestätigt zugleich die Leistungsfähigkeit einer hier erstmals auf ein Wärmespannungsproblem angewandten neuen Methode zur Berechnung von Spannungsintensitätsfaktoren. The danger of fracture by thermal shock loading of glass plates Using the example of thin flat glass plates with edge cracks stressed by thermal shock, it is shown how the danger of fracture of glass articles arising from the interaction of external loads with surface defects can be theoretically determined under severe conditions. The results of the fracture mechanics strength analysis and those of experimental investigations agree well. This also confirms the validity of a new method for calculating stress intensity factors which is applied here for the first time to a thermal stress problem. Le risque de casse dans des vitrages soumis à un choc thermique En prenant comme exemple des vitrages en glace polie qui présentaient des fissures sur leur pourtour et que l'on a soumis à un choc thermique, an montre comment il est possible d'analyser théoriquement le risque de casse d'objets en verre soumis, dans des conditions sévères, aux effets conjugués d'une sollicitation extérieure et de détériorations superficielles. Les conclusions de l'analyse de la résistance basée sur la mécanique des fractures et les résultats de recherches expérimentales sont en bon accord. Ceci confirme également la validité d'une nouvelle methode de calcul des facteurs d'intensité des contraintes appliquée ici pour la première fois à un problème de contraintes thermiques.
Bruchmechanische Analyse von Schadensfällen an Gläsern
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1975) Kerkhof, Frank
Nach einem kurzen Überblick über die für das Thema wesentlichen Grundlagen der linearelastischen Bruchmechanik wird die Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Risses vom Spannungsfaktor KI im gesamten meßbaren Bereich 10¯⁹ bis 10³ m/s erörtert. Dann wird aufgezeigt, wie sich die Belastung nach Richtung und Größe auf den K1 -Faktor und damit auf die Rißgeschwindigkeit sowie Morphologie der entstehenden Glasbruchflächen (z. B. Haltelinien, Wallner-Linien, Bruchparabeln, Lanzettbrüche, Bruchrauhigkeit, Bruchverzweigungen) auswirkt. Das Prinzip der bruchmechanischen Analyse von Schadensfällen an Gläsern liegt darin, von diesen morphologischen Bruchflächenstrukturen auf die zugehörigen lokalen K1-Werte und mit deren Hilfe auf die Bruchlasten zu schließen. Abschließend wird die Methode der bruchmechanischen Analyse auf drei Beispiele aus der Praxis angewandt. Fracture mechanics analysis of damage to glass ware After a brief review of basic ideas of linear elastic fracture mechanics, the dependence of velocity of propagation of a crack on the stress factor K1 over the whole measurable range of 10¯⁹ to 10³ m/s is considered. It is then shown how loading in direction and magnitude affects K1 and thus the fracture velocity and the morphology of fracture (e. g. arrest lines, Wallner lines, fracture parabolas, rib marks, hackle, branching). The principles of applying analysis of damage to glass by fracture mechanics depend on these morphological Features and their associated local KI values which indicate the loading during fracture. The method is applied to three examples taken from practice. Analyse base sur la mécanique des fractures de cas de détériorations de verres Après un bref aperu des bases de la mécanique de fracture élastique linéaire dont l'importance est essentielle pour le thème traité, on discute la relation qui existe entre la vitesse de propagation d'une fissure et le facteur de contrainte K1 dans l'ensemble du domaine mesurable compris entre 10¯⁹ et 10³ m/s. On montre comment la charge, selon sa direction et son importance, agit sur le facteur K1 et, par conséquent, sur la vitesse de fissuration, de même que sur la morphologie des surfaces de fracture de verres ainsi formées (p. ex. lignes d'arrêt, lignes de Wallner, paraboles de fracture, fractures en lancettes, rugosité et ramification des fractures). Le principe de l'analyse des cas de détériorations de verres sur base de la mécanique des fractures consiste à tirer de la morphologie de ces surfaces de fractures des conclusions sur les valeurs locales correspondantes du facteur K1 et d'obtenir ainsi des renseignements sur les charges de rupture. La méthode est ensuite appliqueé ä trois exemples tirés de la pratique.
Bruchzeichnung durch interferierende Ultraschallwellen
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1958) Kerkhof, Frank; Manitz, Gerhart
Zur Versuchstechnik der Beschallung von Bruchproben. Bruchzeichnung durch zwei Transversalwellen. Gleichzeitige Bruchzeichnung durch eine Longitudinal- und eine Transversalwelle.
Ein einfacher Versuch zur Bruchflächenmarkierung durch mechanische Impulse
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1955) Kerkhof, Frank
[no abstract available]
Festigkeit von Glas Zur Abhängigkeit von Belastungsdauer und -verlauf
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1981) Kerkhof, Frank; Richter, Herbert; Stahn, Dieter
Die Abhängigkeit der Glasfestigkeit von der Einwirkungsdauer der Belastung kann bekanntlich auf das langsame Wachstum von unter Zugspannung stehenden gefährlichsten Fehlern in den Glasgegenständen zurückgeführt werden. In der vorliegenden Arbeit werden als relevante Einflußparameter die Fehlergröße, der Belastungsverlauf und das umgebende Medium - vor allem feuchte Luft und Wasser - untersucht. Für die Fälle einer zeitlich konstanten, gleichmäßig zunehmenden und zyklisch wechselnden Spannung sind Formeln zur Vorhersage der Belastbarkeit von Glasgegenständen mit bekannter Anfangsrißtiefe zusammengestellt. Ist - wie im Normalfall - die Größe des gefährlichsten Fehlers nicht bekannt, so lassen sich solche Aussagen nur auf statistischer Grundlage gewinnen, wozu die für Einzelrisse hergeleiteten Beziehungen sinngemäß für Verteilungen formuliert werden. Außerdem sind experimentelle Untersuchungen der Autoren dargestellt, die einen Vergleich der rechnerisch erhaltenen Resultate mit Versuchsergebnissen ermöglichen. Strength of glass - On the dependence of loading history It is known that the dependence of the strength of glass on the duration of loading can be explained by the slow growth under tensile stresses of the most dangerous cracks in the glass objects under consideration. The relevant influencing parameters investigated in the present work are the defect size, the loading history and the surrounding medium, especially humidity and water. Formulas for the prediction of strength and lifetime of glass objects with known initial crack depths have been compiled for the cases of constant, uniformly increasing, and cyclic stresses. If the size of the most dangerous defect is not known, which is most often the case, such predictions can only be achieved from a statistical basis; corresponding relations for distributions are then formulated from those derived for single cracks. Moreover, experimental investigations by the authors are described, which allow a comparison between calculations and test results. Résistance des verres — La dépendance en fonction de la durée et de l'histoire de chargement II est bien établi que la dépendance de la résistance à la rupture des verres en fonction de la durée d'application des contraintes peut être expliquée par la croissance lente sous l'effet de contraintes de traction des défauts les plus dangereux existant dans les objets testés. Les paramètres déterminants étudiés dans ce travail sont la taille des défauts, le type de chargement et le milieu ambiant, particulièrement l'air humide et l'eau. On a compilé des formules permettant la prédiction de la résistance à la rupture et de la durée de vie d'objets en verre avec des défauts initiaux de profondeur connue dans les cas de forces constantes, uniformément croissantes et cychques. Quand la taille du plus dangereux défaut n'est pas connue, ce qui est en général le cas, de telles prédictions ne peuvent être obtenues qu'à partir de données statistiques; dans ce cas on utilise les relations valables pour une fissure unique et les adapte au cas d'une distribution de fissures. De plus, quelques résultats expérimentaux sont décrits afin de les comparer aux prédictions théoriques.
Die kritische spezifische Bruchenergie und ihre Messung an verschiedenen Gläsern mit Hilfe der Ultraschallfraktografie
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1969) Kerkhof, Frank; Richter, Herbert
Als herkömmliches Maß für die mechanische Festigkeit von Gläsern wird bekanntlich eine Spannung angegeben, deren Größe und Variationskoeffizient wesentlich von der statistischen Verteilung der Verletzungen an der Probenoberfläche abhängen. Um zu genaueren Aussagen über die innere Festigkeit eines Materials zu kommen, ist es zweckmäßig, Energie- und Spannungsbedingungen für die Entwicklung eines einzelnen Risses zu untersuchen. Charakteristische Maßzahlen dafür sind der kritische Spannungskonzentrationsfaktor K0 und die mit K0 zusammenhängende kritische spezifische Bruchenergie G0. Die Bestimmung dieser Größen an Spiegelglas bei veränderter Luftfeuchtigkeit und an 15 verschiedenen optischen Gläsern in trockener Luft mit Hilfe der Ultraschallfraktografie wird beschrieben. Die dabei erzielten Variationskoeffizienten für K0 von durchschnittlich 7% sind niedriger als die Fehler bei herkömmlichen Festigkeitsmessungen.
Ein neues Verfahren zur Bestimmung der Biegefestigkeit von Tafelglas
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1955) Schardin, Hubert; Kerkhof, Frank
Einleitung und Übersicht über frühere Bestimmungen der Biegefestigkeit. - Das neue Messprinzip. - Der Aufbau der Apperatur: Die optische Anordnung; der Druckkessel mit Zubehör. - Die Auswertung der Isoklinenbilder. - Die Biegefestigkeit der Vorder- und der Rückseite von Libbey-Owens-Glas. - Allgmeine Folgerungen.
Optische Wirkung von Flachglas mit unebenen Oberflächen
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1952) Kerkhof, Frank
Problemstellung. Zusammenhang zwischen Flachglasprofil, Lichtablenkung und Brechkraft. - I. Die Brechkraft als Kenngröße der optischen Störungen: Bildzerrung, Bildunklarheit, scheinbare Objektbewegung. - II. Abhängigkeit der Lichtablenkung und der Brechkraft von Form und Winkelstellung der Glasplatte 1) bei Durchsicht, 2) bei Reflexion. - Zusammefassung und praktische Folgerungen
Ritzversuche und Härteprüfung an Glasbruchflächen im Vakuum
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1962) Hara, Morihisa; Kerkhof, Frank
Verschiedene Silikatglasstäbe wurden im Vakuum, bei Drucken von 10⁻⁴ Torr, zerrissen. Anschließend mit einem Vickers-Diamanten an der frischen Bruchfläche durchgeführte Ritzversuche ergaben die für das mikroplastische Verhalten des Silikatglases charakteristischen Ritzversuchen. Die Form dieser Ritzspuren war auch bei Glasoberflächen, die vor dem Ritzversuch im Vakuum 5 h bei 400 bis 500 °C ausgeheizt worden waren, die gleiche. Außerdem wurde die Mikroeindruckhärte nach Vickers für 16 verschiedene Silikatgläser gemessen, für sieben Gläser auch an im Vakuum erzeugten frischen Bruchflächen. Es ergab sich kein Unterschied für die Mikroeindruckhärte der in Luft und im Vakuum erzeugten Bruchflächen.
Über den Bruchvorgang beim Manteldruckversuch Bemerkung zu dem Aufsatz von R. Kienle: "Bruchuntersuchungen an Glasstäben"
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1960) Kerkhof, Frank
Es wird ein vorläufiger Bericht gegeben über vergleichende Untersuchungen des Bruchablaufes beim Manteldruck- und Zugversuch an Rundglasstäben. Der Bruchablauf ist bei beiden Versuchsarten grundsätzlich gleichartig. Im Gegensatz zur Behauptung von R. Kienle ist insbesondere die maximale Bruchgeschwindigkeit, die mit dem Verfahren der Bruchflächenmodulation durch Ultraschall bestimmt wurde, innerhalb der erreichten Messgenauigkeit von ± 4 % die gleiche. Unterschiede bei beiden Versuchsarten sind durch den speziellen Aufbau der Apparatur bedingt.
Untersuchung des Bruchvorganges mittels Ultraschall
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1956) Kerkhof, Frank; Dreizler, Helmut
Übersicht über frühere Untersuchungen des Bruchvorganges - Das Prinzip der neuen Methode - Einzelheiten des experimentellen Verfahrens: Ultraschall-Zereissapparatur, optische Justiereinrichtung - Auswertung des Bruchbildes, Beispiele besonders charakteristischer Bruchbilder - Interferenzmikroskopische Aufnahme eines Lanzettbruchbereichs - Zusammenhang zwischen Bruchgeschwindigkeit und mittlerer Bruchspannung - Elastizitätstheoretische Diskussion der Überlagerung des Bruchvorganges mit elastischen Wellen - Ausblick
Das Wahrnehmungsvermögen des menschlichen Auges und seine Beziehungen zur optischen Qualität des Glases
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1952) Jebsen-Marwedel, Hans; Kerkhof, Frank; Wefer, Friedrich
[no abstract available]
Zur bruchmechanischen Deutung der Schlagmarken an Steingeräten
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1969) Kerkhof, Frank; Müller-Beck, Hansjürgen
Die bei der Herstellung von urgeschichtlichen Steingeräten auftretenden Schlagmarken werden an Hand einiger charakteristischer Funde beschrieben. In gleicher oder ähnlicher Form sind derartige Marken auch an Bruchproben aus Glas feststellbar; sie können auf Grund unserer heutigen Kenntnisse vom spröden Bruchvorgang gedeutet und auch durch gezielte Versuche simuliert werden.
Zur optischen Prüfung von Glasscheiben mit unebenen Oberflächen
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1957) Kerkhof, Frank
Ablenkung eines einzelnen Lichtstrahls durch einen beliebig orientierten Glaskeil mit kleinem brechenden Winkel. Parallelprojektion einer Schräglinie durch einen solchen Glaskeil. Berücksichtigung der Dicke des Glaskeils. - Parallelprojektion einer Schräglinie durch eine Glasplatte mit wellenförmiger Oberfläche (Ziehstreifen). - Zentralprojektion einer Schräglinie durch ebene und gekrümmte Glasscheiben. - Bemerkung zu den gebräuchlichen experimentellen Anordnungen. - Zur Bestimmung der Brechkraft.
Zusammenhang zwischen Abrieb, Mikroeindruckhärte und Bruchhöchstgeschwindigkeit bei verschiedenen optischen Gläsern
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1972) Kerkhof, Frank; Schinker, Martin
An 15 optischen Gläsern extremer Eigenschaften hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung, der Dichte und der elastischen Konstanten wurden Abriebmessungen mit verschiedenen Schleifflüssigkeiten bei gleichem Belastungsdruck vorgenommen. Der Abrieb ist erheblich von der verwendeten Schleifflüssigkeit abhängig. Die Gläser haben den relativ höchsten Abrieb in einer Lösung von Stearinsäure in m-Xylol, einen mittleren Abrieb in destilliertem Wasser und den geringsten Abrieb in m-Xylol. Die auf Grund von Energiebetrachtungen für den Sprödbruch erwarteten Zusammenhänge zwischen dem Abrieb und den Mikroeindruckhärten nach Vickers und Knoop bzw. der Bruchhöchstgeschwindigkeit werden mit den experimentellen Daten verglichen.

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