The limits of the use of the ultra high speed Cranz-Schardin camera, direct shadow visualization of a fracture

Abstract

This paper shows the limits in using the Cranz-Schardin high speed camera for photographing catastrophic fracture in materials with strong photoelastic constants. There is a maximum permissible distance between the sample and the observation plane if one wishes to use the elastic and elastic-plastic fracture theories. We develop a shadow method in which successive pictures of the fracture are superimposed on a photographic plate set near the sample. The results allow an accurate quantitative measurement of either the fracture propagation or the energy of fracture.

Résumé

On expose les limites d'utilisation de la caméra ultrarapide du type Cranz-Schardin lors de la visualisation d'une fracture catastrophique dans les matériaux à forte constante élasto-optique. En particulier, on montre qu'il existe une distance maximale permise entre l'échantillon et le plan d'observation si l'on veut utiliser les théories élastiques et élastoplastiques relatives à la fracture. On en déduit une méthode ombroscopique qui superpose les images successives de la fracture sur une plaque photographique située très de l'échantillon. On montre que les résultats permettent une exploitation quantitative précise tant du point de vue de la cinétique que de celui de l'énergie de la fracture.

Zusammenfassung

Die Grenzen für die Anwendbarkeit der Hochfrequenzkamera vom Typ Cranz-Schardin zur Sichtbarmachung von katastrophalen Brüchen in Materialien mit hohen elasto-optischen Konstanten werden dargelegt. Insbesondere wird gezeigt, daß es eine maximal zulässige Entfernung zwischen Platte und Beobachtungsebene gibt, wenn man die elastischen und elastisch-plastischen Bruchtheorien anwenden will. Daraus leitet man eine schattenoptische Methode ab, bei der die aufeinanderfolgenden Stadien des Bruches auf einem in unmittelbarer Nähe der Platte befindlichen Film übereinander abgebildet werden. Es wird gezeigt, daß die Ergebnisse eine genaue quantitative Bestimmung sowohl der Bruchfortplanzungsgeschwindigkeit als auch der Bruchenergie erlauben.