Frakturegenskapene

Frakturegenskapene beskriver et materials evne til å motstå initiereing og vekst av sprekker under påkjenning. De viktigste størrelsene inkluderer fracture toughness (K_IC), den kritiske energiutslippsraten (G_IC), og J-integralen ved ikke-lineær fraktur. Grunnlaget ligger i Griffiths prinsipper og Irwins utvidelser, som kobler spenninger ved sprekkenden til vekstmotstand og dermed til hvor mye last et materiale trygt kan tåle før sprekkvekst blir kritisk.

Fraktureparametere og enheter: K_IC måles i MPa√m, G_IC i J/m^2 (eller N/m). For plan-strain er forholdet G_IC = K_IC^2 / E', der E' er den effektive Youngs-modul (E for plan-stress og E/(1-ν^2) i plan-strain). J-integral brukes som en generell tilnærming ved større plastisk deformasjon rundt sprekkenden.

Påvirkende faktorer og materialtyper: Frakturegenskapene påvirkes av temperatur, miljø (korrosjon, oksidasjon), lastenes hastighet og materialets mikrostruktur (kornstørrelse, innhold av andre faser og partikler) samt residualbelastninger og eksisterende sprekker. Metaller viser ofte ductil vekst med plastisk soner rundt sprekket, mens keramikk og polymerer ofte viser sprø gegnsk. Miljø og belastning over tid kan redusere eller endre frakturoppførselen betydelig.

Måling og anvendelser: Standardprøver som compact tension (CT), single-edge notch bending (SENB) og andre tester brukes for å bestemme K_IC og G_IC. Frakturegenskapene er sentrale i sikkerhetskritisk design, for eksempel i luftfart, bygg, energi og infrastruktur, og danner grunnlag for materialevalg og levetidsanalyse for å forhindre sprekkvekst under forventede driftsscenarioer.