The Brazilian test, which consists of diametrally compressing a disc or cylinder, induces a tensile stress within the specimen across the plane of the loaded diameter. This test has several practical advantages and this paper sets out to probe the validity of the test as a means of determining the tensile strength of a brittle material. The modified Griffith's fracture theory is used to predict fracture initiation in a loaded disc and it is shown that failure must originate at the centre of the disc if the test is to be a valid tensile test. It is also shown that under certain conditions fracture can initiate at the loading points and thereby invalidate the test. The analysis is supported by laboratory investigations on rock specimens using the birefringent layer technique to examine the influence of various load distributors on the stress distribution in the specimen. High speed photography of the photoelastic patterns induced in the birefringent layers is used to determine the point of fracture initiation and to study Its subsequent propagation. The results of these tests suggest that it is possible to establish the validity of each test by examining the specimen after failure.


L'essai bresilien, qui consiste à ecraser un disque ou cylindre suivant deux generatrices opposees, produit un effort de traction à l'interieur de l'echantillon en travers le plan du diamètre charge. Puisque cet essai a plusieurs avantages pratiques, on a examine sa validite comme mesure de la resistance à la traction d'un materiel fragile. La theorie de rupture de Griffith modifiee fut employee pour prevoir l'initiation de la rupture dans un disque charge; on a demontre que la rupture doit s'initier au centre du disque pour que l'essai soit valable comme mesure de la resistance à la traction; on a demontre egalement que dans certaines conditions, la rupture peut s'initier sous les points de charge, ce qui rendrait l'essai non-valable, L'analyse est soutenue par une etude sur des echantillons de roche utilisant la technique de couche birefringeante qui permet d'examiner l'influence de differents distributeurs de charge sur la repartition des contraintes dans les echantillons. La photographie ultra-rap ide de l'image photo-elastique produite dans les couches birefringeantes fut employee pour determiner le point de l'initiation de la rupture, ainsi que pour poursuivre sa propagation. Selon les resultats obtenus il serait possible d'etablir la validite de chacun de ces essais par l'examination de l'echantillon après sa rupture


Der Scheibenversuch, bei dem man eine Scheibe oder einen Zylinder ueber dem Durchmesser belastet, erzeugt im Pruefkörper quer zum belasteten Durchrnesser eine Zugspannung. Dieser Versuch bietet gewisse praktische Vorteile. In diesem Referat wird der Versuch unternommen, die Gueltigkeit dieses Tests als Mittel zur Bestimmung der Zugfestigkeit von sprödem Material zu pruefen. Die abgewandelte Sprödbruchtheorie nach Griffith wird dazu benutzt um den Bruchbeginn in einer belasteten Scheibe vorauszusagen. Es wird gezeigt, dass der Bruch im Scheibenmittelpunkt entstehen muss, wenn der Test als gueltiger Zugfestigkeitstest angesehen werden soll. Es wird ferner gezeigt, dass der Bruch unter bestimmten Bedingungen an den Belastungspunkten einsetzen kann und dadurch die Gueltigkeit des Testes hinfallig macht. Die Analyse wird durch Laboruntersuchungen an Gesteinspruefkörpern untermauert. Die Proben wurden mit spannungsoptischen Schichtueberzegen versehen um den Einfluss verschiedener Kraftùbertrager auf die Spannungsverteilung im Pruefkorper zu untersuchen. Zeitlupenaufnahmen der photoelastischen Spannungsbilder in den doppeltbrechenden Schichten werden benutzt, urn den Ausgangspunkt des Bruches und seinen Verlauf zu bestimmen. Die Ergebnisse dieser Versuche scheinen darauf hinzuweisen, dass die Gueltigkeit der einzelnen Versuche geprueft werden kann, indem man den Pruefkörper nach dem Zerbrechen untersucht.

1. Introduction

The tensile strength of brittle materials, such as concrete and rock, is by far their lowest strength, A knowledge of the tensile strength of brittle materials is, therefore, a prerequisite for the design engineer working with such materials. In addition, this knowledge is relevant to the fundamental understanding of such mining processes as blasting and drilling. In many tests e. g. bending beam, direct pull, disc with concentric hole, the stress level at the point of fracture initiation is obscured by the presence of extraneous bending effects and/or stress concentrations due to irregular surface conditions. A form of tensile testing which does not appear to include these shortcomings is the Brazilian test. This is an indirect tensile test in which a tensile stress is induced across the loaded diametral plane of a cylinder or disc subjected to compression. The simplicity of specimen preparation and testing is a further advantage of this test. This paper sets out to establish the validity of the Brazilian test using the modified Griffith theory to predict the fracture initiation in a disc specimen. These theoretical predictions are discussed in the light of experimental results. 2. Griffith's brittle fracture theory The Griffith's fracture theory appears best suited to account for the large difference between the tensile and compressive strengths of brittle materials.

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