Propriétés mécaniques des verres

The mechanical strength of current glasses falls far below the maximum theoretical values ; it is conditionned by brittle fracture and static fatigue. This paper is intended to serve as an introduction to the study of these aspects of the mechanical properties of glasses. After a brief review of the Inglis-Griffith flaw theory, the modern point of view using Irwin's fracture dynamics is described. Stress-concentration factor KI and the critical KIC are defined and their relationship with surface fracture energy after Orowan is given. Methods of determining these quantities are indicated. The relationship between fracture velocity and KI shows the validity of the Charles-Hillig stress-corrosion theory. Combining these measurements with statistical tests, it is possible to forecast the long-range mechanical behaviour of glasses in certain technological applications.La résistance mécanique des verres usuels s'écarte très notablement des valeurs théoriquement prévisibles ; elle est conditionnée par les phénomènes de fracture fragile et de fatigue statique. Le présent exposé est destiné à servir d'introduction à l'étude de ces aspects des propriétés mécaniques des verres. Après un bref rappel de la théorie des microfissures (Inglis-Griffith), on aborde l'approche moderne utilisant les méthodes de la dynamique des fractures (Irwin). Le concept de facteur de concentration de contrainte KI permettra de définir le facteur de concentration de contrainte critique K IC : on examinera sa relation avec l'énergie de surface de fracture (Orowan) caractéristique du matériau. On passera en revue quelques méthodes permettant de mesurer ces quantités et de déterminer la relation fondamentale entre la vitesse de propagation des fractures et KI. Ces méthodes permettent de vérifier la validité de la théorie de corrosion sous contrainte (Charles-Hillig) ; en combinant ces mesures avec certains tests, il est possible d'effectuer des prévisions sur le comportement mécanique longue durée des verres dans des applications technologiques particulières