Rev. Phys. Appl. (Paris) 12, 797-802 (1977)
DOI: 10.1051/rphysap:01977001205079700

Essai de KIC et détermination du diagramme (kI, V) du verre par la méthode de la double torsion

P. Fournier et F. Naudin

Saint-Gobain Industries, Service Central de Recherche, B. P. 135, 92304 Aubervilliers, France

Abstract
The critical value KIC of the stress intensity factor of glass characterizes its resistance to the catastrophic propagation of a crack in plane strain conditions. KIC is an intrinsic property of the material and independent of environment. In the case of slow crack growth, the (KI, V) diagram allows the stress intensity factor at the flaw tip to be related to the flaw growth rate in a given environment. The double torsion technique, developed by A. G. Evans, is well suited to flat glass. Experiments carried out here on sheet glass and float-glass have given (KI, V) diagrams and KIC values in good agreement with those of the literature. The KIC value may be used to calculate the apparent size of the flaws responsible for fracture in 4-point bend tests and in Herzian fracture tests. It is thus possible to derive the size distributions of edge and surface flaws. These results should allow a better description of the in-service behaviour of glass, in particular to predict service life.

Résumé
La valeur critique du coefficient d'intensité de contrainte du verre, KIC, caractérise sa résistance à la propagation brutale d'une fissure soumise à des contraintes telles que l'état de déformation soit plan. C'est une propriété intrinsèque du matériau, indépendante de l'environnement. Dans le cas de la fissuration lente, le diagramme (KI, V) permet de relier le coefficient d'intensité de contrainte au voisinage d'un défaut à la vitesse de propagation de ce défaut dans un environnement donné. L'éprouvette de double torsion, décrite par A. G. Evans, s'adapte très bien au cas du verre plat. Les essais que nous avons réalisés sur le verre à vitre et sur le verre flotté nous ont permis d'obtenir des valeurs de KIC et du diagramme (KI, V) en très bon accord avec celles de la littérature. La valeur de K IC peut être utilisée pour calculer la dimension apparente des défauts qui sont à l'origine de la fracture dans les expériences de flexion 4 points et du cône de Hertz. On dispose alors des distributions de défauts de surface et de bords. Ces résultats doivent nous permettre de mieux décrire le comportement de matériaux verriers en service et, en particulier, de prévoir leur durée de vie.

PACS
6220M - Fatigue, brittleness, fracture, and cracks.
8140N - Fatigue, embrittlement, and fracture.
8170 - Materials testing.

Key words
crack edge stress field analysis -- fracture -- fracture toughness testing -- glass -- double torsion method -- stress intensity factor -- plain strain conditions -- slow crack growth -- flaw growth rate -- sheet glass -- surface flaws -- crack propagation -- float glass -- edge flaws -- materials testing -- stress analysis