Zum Verhalten von Rissen in schockgekühlten Glashohlzylindern

Abstract

Als ein Beitrag zum Problem der Festigkeit von thermo-schockbelastetem Röhren- und Behälterglas wurden Auswirkungen von Kühlschocks auf Glashohlzylinder untersucht, an deren Innenmantel definierte Oberflächenanrisse vorgegeben waren. Eine theoretische bruchmechanische Analyse, die für kontinuierliche Axial- und Umfangsrisse gleichmäßiger Tiefe durchgeführt wurde, liefert bei gegebener Schockhöhe Vorhersagen über die Mindesttiefe eines erweiterungsfähigen Risses, über Bruchauslösezeiten in Abhängigkeit von der Rißtiefe sowie zum Verlauf und Ausmaß der Rißausbreitung in den betrachteten Zylindern. Die Tendenzen dieser Aussagen konnten durch Experimente an Glashohlzylindern mit kleinen, künstlich erzeugten Ausgangsrissen weitgehend verifiziert werden. Das Rißwachstum nach Ausmaß, Richtung und Geschwindigkeit wurde bei der nachträglichen mikroskopischen Bruchflächeninspektion aus natürlichen oder mit Hilfe von Ultraschall aufgeprägten Markierungen bestimmt. On the behavior of cracks in shock-cooled glass cylinders As a contribution to the problem of the strength of glass pipes and containers subjected to thermal shock loading, the effect of shock cooling on glass cylinders was investigated, whose inner surfaces contained defined surface cracks. A theoretical fracture mechanics analysis of continuous axial and circumferential cracks of constant depth enabled predictions to be made for a given shock magnitude of the minimum crack depth for crack extension to occur, of the times to fracture and their dependence on crack depth, and of the development and extent of crack propagation in the cylinders under consideration. These predictions could be largely confirmed albeit qualitatively by the results of experiments on glass cylinders containing small, artificially-induced precracks. The extent, direction and speed of crack growth were determined by subsequent analysis of either natural or ultrasonically induced fracture surface markings. Etude du comportement des fissures dans des cylindres de verre creux refroidis rapidement Dans le but d'apporter une contribution à l'étude du problème de la résistance de tubes ou de récipients en verre refroidis brusquement, on a étudié l'influence d'un choc thermique sur des cylindres creux en verre sur la surface intérieure desquels on avait provoqué des fissures d'im-portance déterminée. Une analyse théorique du processus de fragmentation obtenu dans le cas oü l'on réalise une rayure axiale et circulaire continue et de profondeur constante, permet de prédire, pour un choc thermique déterminé, la profondeur minimale de la fissure susceptible de continuer à se propager, la durée pendant laquelle la fissure continuera à se propager en fonction de la profondeur ainsi que l'évolution et l'importance de l'extension de la fissuration dans les cylindres considérés. On a pu vérifier davantage les tendances déduites des prévisions en effectuant des essais sur des cylindres creux en verre présentant de faibles fêlures produites artificiellement aux extrémités. La croissance des fissures, en ce qui concerne leurs dimensions, leur direction et leur vitesse de propagation a été déterminée ä partir d'un examen microscopique ultérieur de la surface de fracture résultant d'une gravure naturelle ou réalisée ä l'aide d'ultra-sons.