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LE VERRE
1.3. Résistance ultime
Les plus hautes valeurs de résistance mécanique des verres ont été observées expérimentalement en atmosphère inerte avec des fibres ou des
baguettes de silice fraîchement mises en forme et selon des conditions
d’étirage contrôlées [6–8]. Ces résultats, qui sont concordants entre eux,
conduisent à retenir pour la résistance ultime du verre de silice
σ m ≈ 14 GPa soit une déformation maximale d’environ 18 %.
Comme on pouvait s’y attendre, les modèles élémentaires que nous
avons décrits ci-dessus ne s’accordent que d’assez loin avec l’expérience.
Ils présentent toutefois l’intérêt de mettre en lumière plusieurs paramètres susceptibles d’influer sur la valeur de la résistance.
Il convient enfin de mentionner les suggestions de Marsh concernant
la résistance ultime du verre [9]. Cet auteur suppose que la fracture du
verre sans défauts se produit lorsque la contrainte qu’on lui applique atteint une valeur critique σ y pour laquelle la substance perd son caractère
élastique. Les fluages locaux qui en résultent provoqueraient la nucléation d’une microfissure à partir de laquelle la fissure serait amorçée. Les
conceptions de Marsh ont été récemment évoquées pour interpréter le
comportement mécanique de verres de silicate de sodium [10].
Il faut également signaler la suggestion de Bartenev et Sanditov [11]
qui proposent de relier la résistance ultime d’un verre à sa température
de transition vitreuse, laquelle est proportionnelle à l’énergie thermique
à fournir pour la rupture des liaisons du réseau. On manque malheureusement de résultats expérimentaux pour tester cette hypothèse intéressante.
2. Les concentrateurs de contrainte et le critère
de Griffith
La résistance pratique des objets en verre prend des valeurs très dispersées et bien inférieures à la résistance ultime des fibres vierges (Fig. 2.25).
Cette situation reçut une interprétation de la part de Griffith [12] qui s’est
appuyé sur les travaux d’Inglis [13]. Ce dernier avait analysé par le calcul
les concentrations de contrainte dans des plaques entaillées soumises à
des forces extérieures. Inglis (Fig. A6.3) considère notamment une plaque
soumise à une contrainte uniaxiale d’extension σ a . Cette plaque comporte
un trou elliptique dont le grand axe est perpendiculaire à la direction de
la contrainte. Si les dimensions de l’ellipse sont petites par rapport à celle
de la plaque, on trouve pour la contrainte locale σ c au bord du grand axe
σ c = σ a
1 +
2c
b
LE VERRE
1.3. Résistance ultime
Les plus hautes valeurs de résistance mécanique des verres ont été observées expérimentalement en atmosphère inerte avec des fibres ou des
baguettes de silice fraîchement mises en forme et selon des conditions
d’étirage contrôlées [6–8]. Ces résultats, qui sont concordants entre eux,
conduisent à retenir pour la résistance ultime du verre de silice
σ m ≈ 14 GPa soit une déformation maximale d’environ 18 %.
Comme on pouvait s’y attendre, les modèles élémentaires que nous
avons décrits ci-dessus ne s’accordent que d’assez loin avec l’expérience.
Ils présentent toutefois l’intérêt de mettre en lumière plusieurs paramètres susceptibles d’influer sur la valeur de la résistance.
Il convient enfin de mentionner les suggestions de Marsh concernant
la résistance ultime du verre [9]. Cet auteur suppose que la fracture du
verre sans défauts se produit lorsque la contrainte qu’on lui applique atteint une valeur critique σ y pour laquelle la substance perd son caractère
élastique. Les fluages locaux qui en résultent provoqueraient la nucléation d’une microfissure à partir de laquelle la fissure serait amorçée. Les
conceptions de Marsh ont été récemment évoquées pour interpréter le
comportement mécanique de verres de silicate de sodium [10].
Il faut également signaler la suggestion de Bartenev et Sanditov [11]
qui proposent de relier la résistance ultime d’un verre à sa température
de transition vitreuse, laquelle est proportionnelle à l’énergie thermique
à fournir pour la rupture des liaisons du réseau. On manque malheureusement de résultats expérimentaux pour tester cette hypothèse intéressante.
2. Les concentrateurs de contrainte et le critère
de Griffith
La résistance pratique des objets en verre prend des valeurs très dispersées et bien inférieures à la résistance ultime des fibres vierges (Fig. 2.25).
Cette situation reçut une interprétation de la part de Griffith [12] qui s’est
appuyé sur les travaux d’Inglis [13]. Ce dernier avait analysé par le calcul
les concentrations de contrainte dans des plaques entaillées soumises à
des forces extérieures. Inglis (Fig. A6.3) considère notamment une plaque
soumise à une contrainte uniaxiale d’extension σ a . Cette plaque comporte
un trou elliptique dont le grand axe est perpendiculaire à la direction de
la contrainte. Si les dimensions de l’ellipse sont petites par rapport à celle
de la plaque, on trouve pour la contrainte locale σ c au bord du grand axe
σ c = σ a
1 +
2c
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