Spallation of glass materials under laser induced shocks

Résumé
L'étude de l'écaillage des matériaux de type verre est rendue difficile par leur grande fragilité, qui entraîne la destruction quasi-totale des échantillons testés sous chocs conventionnels. La très courte durée des chocs générés par irradiation laser limite cette destruction, et permet une étude originale, basée sur l'examen post-mortem des cibles endommagées. L'écaillage se traduit par la formation d'une zone fracturée, dont l'épaisseur dépend des paramètres expérimentaux. Une description macroscopique de cette fragmentation est proposée. Un modèle phénoménologique simple, implémenté dans un code de calcul monodimensionnel, permet de prédire approximativement l'étendue de la zone fracturée dans une cible de verre sodo-calcique soumise à un choc-laser de courte durée.

Abstract
The investigation of spallation in brittle materials like glass is usually limited by the severe destruction of the specimens. In this paper, an original study of this phenomenon, based on the post-shock examination of damaged targets, is presented. A high-power pulsed laser is used to generate very short compressive pulses in glass plates. A fractured layer is observed near the free surface of the recovered samples. The influences of the experimental parameters upon the thickness of this layer are evaluated. Then, a simple macroscopic description for spallation in glass is proposed. The resulting model, implemented in a one-dimensional simulation code, can predict the extent of the damage induced in a soda-lime glass target by a laser-driven shock.