Застосування методу SEVNB для визначення тріщиностійкості скла
DOI:
https://doi.org/10.20535/2409-7160.2023.XXIII.281352Ключові слова:
тріщиностійкість, скло, метод SEVNB (Single-edge V-notch beam), метод IF (Indentation Fracture)Анотація
Проблематика. Задача достовірного визначення тріщиностійкості скла, незважаючи на розроблені методики, що враховують особливості зародження і розвитку тріщин у цьому класі матеріалів при руйнуванні та запропоновані відповідні розрахункові рівняння, залишається актуальною і такою, що потребує уваги при створенні відповідальних елементів конструкцій.
Мета досліджень. Вирішення питання можливості визначення тріщиностійкості скла різного хімічного складу методом SEVNB, перевірка достовірності одержаних результатів шляхом їх порівняння з даними із літературних джерел.
Методика реалізації. Метод SEVNB полягав у тому, що стандартний зразок з нанесеним концентратором напружень у вигляді V- подібного надрізу випробовувався при трьох або чотирьох-точковому згині.
Результати дослідження. Значення критичного коефіцієнту інтенсивності напружень досліджуваного скла були визначені в межах 0,5…1,0 МПа·м1/2. Предметом досліджень було силікатне флоат-скло технічного призначення (soda-lime glass), кварцове (fused silica glass) та оптичне (heavy flint SF5) скло.
Висновки. Одержані значення тріщиностійкості скла узгоджувалися з відомими літературними даними його визначення згідно з поширеним на практиці методом IF. Показано, що метод SEVNB може застосовуватися для визначення тріщиностійкості скла за умови виконання усіх вимог до проведення випробувань, що наведені у стандарті BS EN ISO 23146:2016. Метод дослідження дозволяє одержувати результати із задовільною точністю і може вважатися доступним і відносно простим для його використання у науково-пошуковій та виробничій сферах діяльності.
Посилання
Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения / Г. П. Черепанов. – М.: Наука, 1974. – 640 с.
Kubler J. Fracture toughness of ceramics using the SEVNB method: preliminary results / J. Kubler // Cer. Eng. Sci. Proc. – 1997. – 18. – P. 155 – 162.
ISO 23146, “Fine Ceramics (Advanced Ceramics, Advanced Technical Ceramics) – Test Method for Fracture Toughness of Monolithic Ceramics – Single-edge V-notch Beam (SEVNB) Method,” International Organization for Standards, Geneva, 2008.
Гогоци Г. А. Разрушение стекла при краевом скалывании / Г. А. Гогоци, В. И. Галенко, С. П. Мудрик и др. // Пробл. прочности. – 2007. – № 6. – С. 103 – 112.
Хворостяный В. В. Механическое поведение керамики и стекла при локальных разрушениях кромок образцов индентором Роквелла / В. В. Хворостяный // Пробл. прочности. – 2014. – № 3. – С. 106 – 115.
Хворостяный В. В. Сопротивление разрушению стекла при локальном нагружении индентором Роквелла вблизи кромки образца / В. В. Хворостяный // Сб. матер. науч. чтений им. чл.-корр. РАН И. А. Одинга «Механические свойства современных конструкционных материалов» (Москва, 4 – 5 сентября 2014 г.). – Москва, 2014. – С. 316 – 318.
Gogotsi G. A. Criteria of ceramics fracture (edge chipping and fracture toughness tests) / G. A. Gogotsi // Ceram. Int. – 2013. – 39. – P. 3293 – 3300.
Testing methods for fracture toughness of fine ceramics at room temperature. JSA-JIS R 1607. – [Current from 2015-03-20]. – Japanese Standards Association, Tokyo, 2015. – 16 p. – (Japanese Industrial Standard).
Evans A. G. Fracture toughness determinations by indentation / A. G. Evans, E. A. Charles // J. Am. Ceram. Soc. – 1976. – 59. – P. 371 – 372.
Anstis G. R. A critical evaluation of indentation techniques for measuring fracture toughness: I. Direct crack measurements / G. R. Anstis, P. Chantikul, B. R. Lawn, D. B. Marshall // J. Am. Ceram. Soc. – 1981. – 64. – P. 533 – 538.
Whittle B. R. Morphology of Vickers indent flaws in soda-lime glass / B. R. Whittle, R. J. Hand// J. Am. Ceram. Soc. – 2001. – 84. – P. 2361 – 2365.
Cook R. F. A modified indentation toughness technique / R. F. Cook, B. R. Lawn // J. Am. Ceram. Soc. – 1983. – 66. – P. 200 – 201.
Lambropoulos J. C. Loose abrasive lapping hardness of optical glasses and its interpretation / J. C. Lambropoulos, S. Xu, T. Fang // Applied Optics. – 1997. – 36. – P. 1501 – 1516.
Quinn G. D. Fracture toughness of glasses as measured by the SCF and SEPB method / G. D. Quinn, J. J. Swaab // Journal of the European Ceramic Society. – 2017. – 37. – P. 4243 – 4257.
Salem J. A. Back-face strain for monitoring stable crack extension in precracked flexure specimen / J. A. Salem, L. J. Ghosn // J. Am. Ceram. Soc. – 2010. – 93. – P. 2804 – 2813.
Rhee Young-Woo Brittle fracture versus quasi plasticity in ceramics: a simple predictive index / Young-Woo Rhee, Hae-Won Kim, Yan Deng, B. R. Lawn // J. Am. Ceram. Soc. – 2001. – 84 [3]. – P. 561 – 565.
Morris D. J. In situ cube-corner indentation of soda-lime glass and fused silica / D. J. Morris, R. F. Cook // J. Am. Ceram. Soc. – 2004. – 87. – P. 1494 – 1501.
Lambropoulos J. C. Surface microroughness of optical glasses under deterministic microgrinding / J. C. Lambropoulos, T. Fang, P. D. Funkenbusch, S. D. Jacobs, M. J. Cumbo, D. Golini // Applied Optics. – 1996. – 35. – P. 4448 – 4462.
Petit F. Multiple scratch tests and surface-related fatique properties of monolithic ceramics and soda lime glass / F. Petit, C. Ott, F. Cambier // Journal of the European Ceramic Society. – 2009. – 29. – P. 1299 – 1307.
Arora A. Indentation deformation/fracture of normal and anomalous glasses / A. Arora, D. B. Marshall, B. R. Lawn, M. V. Swain // J. Non-Cryst. Sol. – 1979. – 31. – P. 415 – 428.
Doyle K. B. Design strength of optical glass / K. B. Doyle, M. A. Kahan // Proceeding of SPIE. – SPIE, Bellingham, WA, 2003. – 5176. – P. 14 – 25.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Вадим Хворостяний, Володимир Бодунов, Ірина Качинська, Н. Хворостяна
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
