E4 Mechanische Eigenschaften der Basis

Thema

Die theoretische Kohäsionsfestigkeit dieses Glases, also die Festigkeit, die sich durch das direkte Aufbrechen der chemischen Bindungen seines Netzwerks ergeben würde, wenn es perfekt wäre, entspricht nicht der Festigkeit, die dieses Glas in der Praxis aufweist: Die unvermeidlichen Oberflächenfehler reduzieren seine praktische Festigkeit deutlich unter die theoretische Kohäsionsfestigkeit. Da dieses Glas Oberflächenfehler anstelle eines perfekten, fehlerfreien Netzwerks aufweist, wird seine praktische Festigkeit durch diese Fehler und nicht durch die theoretische Kohäsionsfestigkeit seiner eigenen Bindungen bestimmt.

Diese praktische Festigkeit wird präzise anhand der Größe des größten Oberflächenfehlers in diesem Glas berechnet, und zwar nach dem gleichen Griffith-Kriterium, das bereits für einen vergleichbaren Zweck in einem anderen Modell für eine andere Materialgruppe verwendet wurde: Eine größere Größe dieses kritischen Fehlers bedeutet nach dem Griffith-Kriterium eine geringere praktische Festigkeit des Glases; eine kleinere Größe dieses kritischen Fehlers bedeutet eine höhere praktische Festigkeit, die sich der theoretischen Kohäsionsfestigkeit annähert, mit der dieses Modell ursprünglich entwickelt wurde.

Die Oberfläche dieses Glases reagiert bei einem punktuellen Stoß oder einer Eindringung gemäß dem gleichen Hertzschen Kontaktmodell, das bereits für denselben Zweck in einem anderen Modell dieser Gruppe verwendet wurde, welches die grundlegenden mechanischen Eigenschaften einer Keramik beschreibt: Eine höhere Eindringlast auf dieser Glasoberfläche führt gemäß demselben Hertzschen Modell zu einer größeren Kontaktfläche und einer größeren Eindringtiefe.

Daher teilt dieses Modell mit seiner theoretischen Kohäsionsfestigkeit und praktischen Festigkeit denselben elastisch-spröden Apparat, der bereits für eine Keramik in jenem Modell der grundlegenden mechanischen Eigenschaften von Keramik beschrieben wurde. Der Unterschied zwischen den beiden Modellen besteht darin, dass bei diesem Glas, anders als bei jener Keramik, die Porosität keine signifikante Rolle für die praktische Festigkeit spielt, da dieses Glas, abgesehen von seinen punktuellen Oberflächenfehlern, im Wesentlichen dicht ist. Die Tatsache, dass derselbe elastisch-spröde Apparat auch eine isotrope elastische Beziehung beschreibt, die derjenigen entspricht, die bereits in einem anderen Modell derselben Gruppe unterschiedlicher Materialien verwendet wird, bedeutet, dass dieses Glas für elastische Zwecke mit demselben isotropen Formalismus behandelt werden kann, der dort bereits verwendet wird.

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