ガラスの打ち抜き試験における破壊観察

はじめに

ガラスは紀元前から使用され、今日では窓や食器など生活に欠かせないものとなっています。また、最近ではスマートフォンやタブレットなどの電子機器にも利用されています。このように幅広く使用されているガラスですが、その破壊現象は非常に早く目視で確認することができません。今回は、高速衝撃試験機を用いてスライドガラスの打ち抜き試験を行い、そのときの破壊の様子を高速度ビデオカメラで撮影しました。

測定・治具など

打ち抜き試験には、高速パンクチャー衝撃試験機を用いています。Fig.1に試験の様子を示します。Fig.1のストライカでスライドガラスを打ち抜いたときの様子を高速度ビデオカメラで撮影しました。撮影時の照明はストロボを用い，スライドガラスの亀裂を見やすくするためにスライドガラスの上側に白い紙を置いています。また、打撃面の裏側の画像を得るため試料下部に鏡を配置し鏡像を撮影しています。試験条件・撮影条件をTable 1に示します。

Table 1 試験条件・撮影条件

項目	設定値
撮影速度	500 万コマ/s
試験速度	3 m/s
ロードセル容量	10 kN

撮影結果

Fig.2 試験結果1

Fig.3 試験結果2

Fig.2はストライカがガラスに当たった直後の画像を、Fig.3はその後さらにガラスに亀裂が入っていく様子を示しています。Fig.2とFig.3は同一の試験片の結果ではありません。高速パンクチャー衝撃試験機では、打ち抜き時の最大試験力や破壊エネルギーなどを求めることもできます。