ガラスの破壊とクラック伝播

ガラスは、その組成や構造を変えることにより種々の希望する特性を容易に得ることができる有用な材料です。一方、脆性破壊を示す代表的な材料でもあり、強度や破壊に対する保証が極めて難しい材料でもあります。ガラスの破壊はクラックの伝播によりなされますが、クラックの伝播が開始するところには破壊始点が存在し、クラック伝播は極めてゆっくりしたレベルから臨界速度と呼ばれる極めて高速度まで幅広い範囲の中で存在します。 　ガラスの破壊始点やクラック伝播は、形状や寸法の違い、内応力の違い、破壊モードや負荷の違い、さらには分岐の有無等により、大きく異なります。このことは、破壊始点やクラック伝播の状況を的確に把握することができれば、多くの情報を得ることができることを意味しています。 　従来情報の見直しと近年の研究成果を結びつけることにより、破壊始点やクラック伝播の概念をより明確化することは極めて重要です。初心者でも理解できるように基礎的な事項を中心に解説しますが、応力腐食割れ、フラクトグラフィ、内応力の影響、高速度のクラック伝播現象等も紹介することにより、ガラス破壊の解析や対策の一助となることを目的としています。

1. ガラスと破壊の基礎
   1. ガラス商品とその特徴
   2. ガラスの表面欠陥と破壊
   3. 破壊始点と破壊応力
   4. 圧縮応力と引張応力
   5. クラックの伝播と分岐
   6. 応力の測定・推定方法
2. 強化ガラスにおける強化メカニズムとクラック伝播現象
   1. 熱強化ガラス
   2. 部分強化ガラス
   3. 化学強化ガラス
3. 高速伝播するクラックの観察手法と主な結果
   1. Cranz – Shardin型高速度カメラによる観察
   2. 光弾性法を併用した観察
   3. Caustics法による観察
4. クラック伝播に関する新しい知見
   1. 反射波の影響
   2. 臨界速度と限界速度の違い
   3. クラックの分岐現象
   4. 破壊始点情報による解析例 (反力試験法)
5. 最近の学会トピックス
• 質疑応答