Vermoeidheidscracking

Vermoeidheidscracking, ook wel vermoeidheidsbreuk genoemd, is schade die ontstaat wanneer een materiaal onder cyclische belasting wordt geplaatst. Een scheur initieert meestal bij een zwakke plek op het oppervlak en groeit stap voor stap totdat de structuur niet langer draagkrachtig is en faalt. De cyclus van initiatie, scheurgroei en uiteindelijke breuk is kenmerkend voor dit fenomeen.

Factoren die de kans op vermoeidheidscracking bepalen zijn onder meer materiaalkeuze en microstructuur, oppervlaktekwaliteit, residuele spanningen en milieuomstandigheden. Belangrijke parameters zijn de spanning-amplitude Δσ, het gemiddelde stressniveau en temperatuur. In corrosieve omgevingen kan corro­sie-fatigue optreden, waarbij scheurgroei wordt versneld.

Detectie gebeurt met niet-destructieve technieken zoals penetrantentest, ultrasone inspectie en eddy-current inspectie. Preventie omvat ontwerpmaatregelen die stressconcentraties verminderen, oppervlaktebehandeling zoals shot peening, coatings en goede corrosiepreventie. Ook operationele maatregelen die piekbelastingen beperken dragen bij aan een langere levensduur.

Levensduur- en groeimodellering: de verwachte levensduur onder cyclische belasting wordt vaak beoordeeld met S-N-curves. Bij bestaande scheuren kan groeimodellering worden toegepast, zoals de Parijswet (da/dN = C(ΔK)^m), waarbij ΔK de spanningsintensiteitsfactorenrange is. Miner-regel wordt soms gebruikt om cumulatieve schade te berekenen bij variabele belasting (D = Σ n_i/N_i).

Toepassingen en context: vermoeidheidscracking speelt een belangrijke rol in de luchtvaart, auto-industrie en machinebouw, waar onderdelen zoals vleugelengrepen, assen en tandwielen aan cyclische belasting onderhevig zijn.