krackningskapacitet

Krackningskapacitet, även kallad brottmotstånd, avser ett materials eller en konstruktionens förmåga att motstå sprickbildning och vidare sprickväxt under tillämplad belastning. Den beskriver hur mycket last eller hur stor spricka som kan tolereras innan sprickan blir kritisk och oåterkallelig brott sker. Begreppet är centralt inom frakturemekanik och används vid materialval, design och säkerhetsbedömningar.

Inom frakturemekanik används storheter som brotttålighet och energirelaxationsgräns för att kvantifiera kapaciteten. För en genomgående spricka i en platta enligt linjär elastisk frakturemekanik är spänningsintensitetsfaktorn K_I = Y σ √(π a), där σ är den nominella lasten, a spricklängden och Y är geometri-faktorn. När K_I når K_IC, den kritiska brotttåligheten, blir sprickan kritisk. Den kritiska spricklängden för en given last är a_c = [K_IC / (Y σ √π)]^2. Alternativt kan energirelaxationsmåttet G_IC användas, där G ≈ K_IC^2 / E' i lämpliga plankurvor. Dessa samband används för att uppskatta krackningskapaciteten för ett beteende i säkert designområde.

Bedömning av krackningskapacitet sker vanligtvis genom laboratorietester som kompaktspänningsprov (CT) eller enkel kantböjning (SENB), vilka ger värden på K_IC eller G_IC. Dessa data stöder designregler och riskbedömningar, särskilt för metalliska material, betong och kompositmaterial. I fält används ofta numeriska simuleringar och icke-förstörande undersökningar för att komplettera testerna och för att hantera komplexa geometrier och miljöförhållanden.

Faktorer som påverkar krackningskapaciteten inkluderar materialets mikrostruktur, befintliga sprickor och spänningsorientering, temperatur, miljöpåverkan, korrosion och lastens varaktighet eller frekvens. Dessutom finns begränsningar: klassisk LEFM baseras på små plastiska zoner, varför episk riskbedömning kräver elastisk-plastisk frakturemekanik i vissa fall.