Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 42. 13 november 1948 - Glasets hållfasthet, av Elmar Umblia
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
738
TEKNISK TIDSKRIFT
Inverkan av strukturdefekter
Den kända regeln att ingen kedja är starkare än
den svagaste länken gäller också för glas.
Griffith" uppskattar hållfastheten hos
atombindningarna i glasgittret till 1 000 kp/mm2; emedan de
faktiskt mätta draghållfasthetsvärdena utgör
enbart en liten bråkdel härav, finns det goda skäl
att anta, att det i glasets inre gitter också måste
finnas vissa svaga "länkar"’, vilka enligt Griffith s
teori utgörs av små sprickor. Det kan numera
med bestämdhet påstås, att det hos alla fasta
ämnen finns strukturdefekter, vilka härrör från
såväl inre inhomogeniteter som sprickor i
materialets inre och pa dess yta. Sprickornas
farlighetsgrad är beroende av deras form, storlek och
orientering. Inglis2 har matematiskt visat, att den
av en dragkraft alstrade maximispänningen i en
sprickas topp mycket snabbt ökas med en
minskning av krökningsradien. Följaktligen är de
smala, skarpa sprickorna, vars krökningsradie
har molekulära dimensioner, i regel de farligaste,
enär i deras topper lokala spänningsspetsar kan
uppstå, vilka vida överstiger den nominella
spänningen, härrörande från den yttre belastningen.
Vidare har Bailey1 med hjälp av ett modellförsök
kunnat visa, att en spricka är desto farligare, ju
större vinkeln mellan den ocli den applicerade
dragkraftens riktning är. I enlighet därmed skulle
de sprickor, vilka går parallellt med dragkraftens
riktning, vara de minst farliga. Griffith’s
förklaring på de tunna glasfibrernas utomordentliga
draghållfasthet grundar sig dels på antagande, att
sprickorna orienterar sig i dragriktningen.
Likaledes har Mangler2 funnit, att dragriktningen hos
maskindraget glas väsentligt påverkar såväl
glasets hållfasthet som brottets form.
Ett lokalt brottställe hos glaset uppstår sa snart
den lokala dragspänningen i den farligaste
ele-mentarsprickans topp överstiger glasets
molekulära hållfasthet. Den härav resulterande ännu
skarpare sprickan fortsätter att framkalla nya
spänningsspetsar, vilka så småningom sprider sig
vinkelrätt mot dragkraftens riktning.
Ytsprickor-na är i regel de ojämförligt farligaste; dels kan
spänningsspetsarna i deras toppar enligt Littleton
och Preston2 vida överstiga spänningarna i de
inre sprickornas toppar, dels bildar de
ingångsportar genom vilka det yttre mediet kan direkt
angripa glasets inre; de kemiska reaktioner,
vilka härvid utspelas, medför ökade lokala
spänningar i vt sprickornas toppar ocli en
utvidgning av sprickorna. Det är för övrigt ett välkänt
faktum, att til] synes stillastående sprickor i glaset
faktiskt fortskrider, ehuru med en hastighet av
endast 1—2 mm/år, varvid inträngande luft och
fuktighet i sprickorna spelar en utslagsgivande
roll.
Det ligger nu nära till hands att fråga, varför
sprickor ej har så stort inflytande på
hållfastheten hos t.ex. metaller. Svaret är att dessa se-
nare, tack vare en mindre stel inre struktur,
reagerar på ett helt annat sätt vid belastning i
sprickorna. Den ojämförligt större rörelsefriheten
hos metallatomerna tillåter plastiska
deformationer redan vid rumstemperatur, varigenom
maximispänningen vid sprickan utjämnas,
samtidigt som metallatomerna på en
molekiilär-sprickas yta omordnar sig och intar ett läge, som
medför ökad krökningsradie i sprickans topp. En
sådan omorientering leder dock till en stelare
strukturtyp, så att strukturpartiklarnas
rörelsefrihet så småningom minskas, och materialet efter
upprepade belastningar kan brista sprött nästan
som glas. Undersökningar av Orowan2, Moore2,
Almen2, Smekal0 m.fi. har visat, att metallerna
vid växlande belastning beter sig ungefär som
glas vid statisk belastning. Även hos gummi,
konsthartser 111.fi. kan en dylik omorientering av
strukturpartiklarna under den yttre påkänningen
äga rum; gummi övergår sålunda vid töjning
från amorft till kristalliniskt tillstånd, ett
förhållande, som kan fixeras genom nedfrysning av
gummi.
Det är .självfallet icke uteslutet, att vissa
olikheter i strukturen kan finnas även hos
olikfor-made glaskroppar. På grundval av sina
undersökningar av glasfibrernas hållfasthet, viskositet
och elastiska egenskaper drar Murgatroyd3
slutsatsen, att det måste finnas en fundamental
strukturskillnad mellan ett massivt glas och fibrer
av samma glas. De sistnämnda anses ha en
kedje-formig uppbyggnad med svaga sidbindningar.
Dietzel och Csaki har visat, att vattenånga,
kolsyra m.fi. kan ej endast fysikaliskt lösas utan
också kemiskt bindas i glassmältan. Vid den med
sjunkande temperatur hos denna inträdande
utbildningen av glasgittret drivs dessa ämnen
delvis ut men kan delvis bli kvar och påverka
glasets homogenitet och dess strukturbild, vilket i sin
tur inverkar pä glasets hållfasthet.
Inverkan av dimension och form
Uppenbarligen existerar icke något linjärt
samband mellan belastningen och sektionsytan hos
glaset. Som tidigare sagts tål ultrafina glasfibrer
flera tiotal gånger större specifik belastning än
tjockare glasprov. Enligt Preston’s förslag borde
för glasfibrerna egentligen ett speciellt begrepp
— ythållfastlieten — användas, vilket skulle
innebära, att en glasfibers draghållfasthet är
proportionell mot sektionsytans storlek, men
omvänt proportionell mot den del av ytan, som är i
sträckt tillstånd. Pä samma sätt erhöll Powell och
Preston vid undersökningar av glasets
mikro-hållfasthet värden, som närmar sig sådana hos
glasfibrer. Med avseende på den utslagsgivande
verkan, som sprickorna har på glasets
hållfasthet, torde det ligga i öppen dag, att ju större en
provkropp är desto flera farliga sprickor kan
föreligga i provet, och desto sannolikare är lägre
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
