Mecánica de fracturas

La mecánica de fracturas investiga la falla de componentes agrietados y la propagación de grietas en un componente o material hasta que se fractura bajo cargas estáticas y dinámicas.

Las pruebas asumen que existe un defecto (grieta) que ocurrió ya sea durante el proceso de manufactura (cavidades, inclusiones, grietas por esfuerzos) o como resultado de esfuerzos.

La mecánica de fracturas analiza la aparición y propagación de las grietas. Un factor de intensidad de esfuerzo describe la distribución de los esfuerzos alrededor de la punta de una grieta. La muestra o el componente luego se somete a una carga de manera tal que la grieta crece hasta que ocurre la fractura, es decir, se excede la resistencia a la ruptura.

La mecánica de fractura analiza lo siguiente:

Fracturas de fatiga (fallas por fatiga)

Fracturas por fragilidad (fracturas de separación)

Fracturas dúctiles

Los métodos de mecánica de fractura lineal-elástica (por ejemplo, el concepto de esfuerzo nominal) se usan normalmente para los materiales frágiles y los métodos de mecánica de fractura elástica-plástica, para los materiales dúctiles (concepto CTOD, concepto integral J).

Bruchmechanik

Die Bruchmechanik untersucht das Versagensverhalten rissbehafteter Bauteile und die Ausbreitung von Rissen in einem Bauteil oder Werkstoff bis zum Bruch unter statischen und dynamischen Belastungen.

Bei den Prüfungen wird eine schon vorhandene Fehlstelle (Riss) unterstellt, die sowohl während des Herstellungsprozesses aufgetreten (Lunker, Einschlüsse, Spannungsrisse) oder bei Beanspruchung entstanden sein kann.

Die Bruchmechanik analysiert Entstehung und Ausbreitung der Risse. Ein Spannungsintensitätsfaktor beschreibt dann die Spannungsverteilung rund um die Rissspitze. Anschließend werden Probe oder Bauteil so belastet, dass es zum Risswachstum bis hin zum Bruch kommt, also die Bruchfestigkeit überschritten wird.

Untersucht werden in der Bruchmechanik:

• Ermüdungsbrüche (Dauerbrüche)
• Sprödbrüche (Trennbrüche)
• Verformungsbrüche (duktile Brüche)

Gebräuchlich sind Verfahren der linear-elastischen Bruchmechanik für spröde Werkstoffe (etwa das Nennspannungskonzept) sowie Verfahren der Fließbruchmechanik für duktile Werkstoffe (CTOD-Konzept, J-Integral-Konzept).

断裂力学

断裂力学研究了开裂构件的失效和构件或材料中裂纹的扩展直至它在静态和动态载荷下断裂。

测试假设材料在制造过程中（由于空穴、夹杂物、应力龟裂）或应力作用下产生了已知缺陷（裂纹）。

断裂力学对裂纹的产生和传播进行分析。应力强度因子描述了裂纹尖端周围的应力分布。然后样品或构件承受一定载荷而导致裂纹增长直到发生断裂，即超过断裂强度。

断裂力学对以下因素进行分析：

疲劳断裂（疲劳失效）

脆性断裂（分离断裂）

韧性断裂

线弹性断裂力学方法（如名义应力的概念）通常用于脆性材料，而弹塑性断裂力学方法通常用于韧性材料（CTOD、J-积分概念）。