Sprickberäkningar

Sprickberäkningar är en del av brottmekanik och hållfasthetsanalys som syftar till att bedöma hur sprickor i material eller konstruktioner kan växa under påfrestningar. Målet är att bedöma strukturell integritet, risk för oplanerat brott och behov av åtgärder som förstärkning eller övervakning.

Grunden är brottmekanik där man ofta delar in i linjär elastisk brottmekanik (LEBM) och elastisk-plastisk brottmekanik (EPFM). Centrala storheter är spänningsintensitetsfaktorn K, kritisk spricktålighet K_IC och energiflödet G. För en enkel genomgående spricka kan K beräknas som K = Y σ sqrt(pi a), där σ är belastningen, a spricklängden och Y en geometri-faktor. Sprickan växer enligt ΔK och Paris-lagen da/dN = C (ΔK)^m.

Möjliga metoder inkluderar analytiska beräkningar för enkla geometrier och numeriska metoder som finite element-metoder (FEM) eller boundary element-metoder (BEM) för mer komplexa fall. Programvara används ofta för sprickanalys och sprickväxtberäkningar, inklusive modeller för lastcykler och residualspänningar.

Användningar finns i rörledningar, tryckkärl, flygplansstrukturer och svetsade sammanfogningar där sprickor kan uppstå. Vanliga standarder och riktlinjer används, till exempel ASTM E399 för plan-strain frakturtålighet och ASTM E647 för sprickväxt under cykliska belastningar; ISO-standarder kan också ligga till grund beroende på sektor.

Osäkerheter och begränsningar omfattar variationer i materialegenskaper, sprickgeometri och orientering, lastpåfrestningar och mätosäkerheter. Sprickberäkningar utgör ofta en del av en konservativ bedömning som kräver känslighetsstudier och inspektioner för validering.