spanningsintensiteitsfactoren

spanningsintensiteitsfactoren zijn concepten uit de fractiemechanica die de intensiteit van het spanningveld nabij het toppunt van een scheur beschrijven. Ze geven de kracht aan waarmee een scheur zich onder verschillende laadcondities kan uitbreiden. De drie belangrijkste factoren zijn K_I (Mode I, opening of longitudinale scheur), K_II (Mode II, glijdende of schuifende scheur) en K_III (Mode III, tear- of boorderende scheur). In lineaire elastische fractuurmechanica gedragen deze factoren zich als maatstaven voor de nabijheid van een stressveld aan een scheur, en ze hebben een eenheid van MPa√m.

De spanningintensiteitsfactoren hangen af van de laadingscondities, de grootte en vorm van de scheur en de geometry van het onderdeel. Voor een eenvoudige scheur in een eindige plaat geldt vaak K_I = Y σ √(π a), waarbij σ de relevante spanning is, a de scheurlengte (half lengte bij een symmetrische configuratie) en Y een geometriefactor die afhangt van de verhoudingen tussen scheur en onderdelenafmetingen. Vergelijkbare relaties bestaan voor K_II en K_III met bijpassende Y-waarden en spanningscomponenten. K_I, K_II en K_III hebben dezelfde eenheid en zijn onafhankelijk van de deterministische meeteenheid van de component.

De kritieke spanningintensiteitsfactor, K_IC, is een materiaaleigenschap die aangeeft bij welke K-waarde scheuruitbreiding onomkeerbaar wordt. In combinatie met het gedrag van het materiaal wordt vaak G = K^2 / E' gebruikt (waar E' afhankelijk is van plane strain of plane stress). Krachten en ontwerpwaarden die tot K_IC benaderen of overschrijden bepalen stabiliteit van scheurgroei en de noodzaak voor sanering of veilige ontwerpkeuzes. Tests zoals compact tension (CT) of driepuntsbuiging (3PB) leveren K_IC-waarden.