Bruddmekanismer

Bruddmekanismer refererer til de prosesser som fører til at et materiale mister sin bæreevne og går i brudd under påkjenning. Brudd kan oppstå plutselig med lite eller ingen forvarsel eller etter en periode med belastning, og skyldes ofte initiert sprekkvekst som når en kritisk størrelse.

De viktigste kategoriene av brudd er sprøtt og duktilt brudd. Sprøtt brudd kjennetegnes av liten eller ingen plastisk deformasjon og rask sprekkutbredning, ofte ved lave temperaturer eller høyt lastdamping. Duktilt brudd viser betydelig plastisk deformasjon før brudd og ofte tydelig nakkedannelse. Utmattingsbrudd oppstår under syklisk belastning, også ved spenninger som er lavere enn materialets ytre grense, og består av sprekkinitiering og vekst over tid før finalt brudd. Krypbrudd skjer ved høye temperaturer der deformasjon skjer over lang tid, mens korrosjonsassistert brudd, slik som korrosjonsutmattingsbrudd og hydrogenbrudd, involverer miljøpåvirkning som forsterker sprekkvekst. Slitasje og fretting kan initiere sprekkdannelser i kontaktflater, særlig i roterende komponenter eller kontaktpar.

Bruddmekanismer kan beskrives via begrepene sprekkinitiering og sprekkvekst, og ulike bruddmoduser (modus I, II og III) som beskriver åpning, skjær og torsjon av sprekkene. Kritisk frakturstyrke eller sprøtt/ytre bruddvurderingsmål som K_IC er sentrale i frakturanalyse. Faktorer som materialets egenskaper, mikrostruktur, temperatur, miljø, geometri og lastetildeling bestemmer hvilke mekanismer som dominerer. Forbygging inkluderer valg av materiale med høy slagfasthet, redusert defektinnhold, riktig termisk behandling, overflatebeskyttelse og design som begrenser konsentrasjon av spenninger.