Bruchmechanische Analyse von Schadensfällen an Gläsern

Abstract

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.