539.4
519.221

Ключевые слова: стекло
керамика
локальная прочность
повреждаемость
cкалывание
статистический анализ
распределение Вейбулла
glass
ceramics
local strength
edge damageability
chipping
statistical analysis
Weibull distribution

Проведен статистический анализ результатов испытаний листового стекла и алюмокерамики при царпании со скалыванием индентором Роквелла. Определены параметры распределения Вейбулла для экспериментальных результатов. Получены статистически обоснованные значения параметра повреждаемости при вероятности разрушения от 0,01 до 0,99, что позволило уточнить характеристики локальной прочности стекла и керамики и повысить достоверность прогноза работоспособности материала при заданной вероятности разрушения ответственных изделий. Показана неприемлемость линейной аппроксимации зависимости разрушающей нагрузки P от расстояния разрушения L при локальном нагружении хрупких материалов. Для листового стекла в области малых нагрузок обнаруженa аномально высокая повреждаемость, характеризующаяся возможными размерами скола до 0,520 мм, что в три раза превышает предельные размеры сколов для керамики Al2О3-1. Результаты могут быть использованы при выборе и оптимизации технологии изготовления оптического стекла, дентокерамики и режущего керамического инструмента.
Local strength and the edge damageability of amorphous and crystalline brittle materials are estimated by the methods of statistical analysis. The Weibull distribution is used to analyze experimental data of scratching with edge chipping for the samples of float glass and dense ceramics Al2О3-1. The shape and the scale parameters of the Weibull distribution for the experimental results on the edge destruction, depending on the distance from the edge are determined. A fundamental difference in the mechanical behavior of amorphous and crystalline brittle materials under the local loading is detected. Statistically valid values of damageability parameter L for the fracture probability in the interval 0.01...0.99 are obtained. This allowed specifying the characteristics of the local strength of glass and ceramics, and improving the reliability of the forecast performance of the material at a given probability of failure. It is obtained, that dense ceramic is characterized by non-linear S-shaped form of the plot of the fracture load P versus fracture distance L. In the range of high loads of glass, a similar to ceramic S-shaped dependence P = f (L) is observed. Abnormally high damageability for float glass in the range of small loads characterized by chipping to the possible size of 0.520 mm, which is three times the size for chipping of ceramic Al2O3-1, is detected. It is shown that the estimation error in the parameter of fracture resistance to chipping FRS at the failure probability of 1% as an average value of the ratio P/L was 64% and 391% for ceramics and glass, respectively, compared with the predicted resistance to chipping, defined on the basis of a probabilistic approach. This proves the unacceptability of the linear approximation of the dependence P = f (L), which has been adopted in literature, especially for critical parts made of the brittle materials. The results are the basis for a focused selection of brittle materials, depending on their function. The results can be used for selecting and optimizing the manufacturing technology of optical glass, dental ceramics and ceramic cutting tool.