Murtumismekaniikka

Murtumismekaniikka on materiaalitekniikan ja lujuusopin alue, joka tutkii kuormitetun säröllisen kappaleen murtumista ja murtumiseen liittyviä ilmiöitä kuten särönkasvua. Tapa, miten kuormitus kohdistuu ja vaikuttaa säröön, riippuu siitä, miten säröpinnat liikkuvat toisiinsa nähden. Kuormitustapoja ovat avausmuoto, jossa pinnat liikkuvat erilleen toisistaan, liukumuoto, jossa pinnat liukuvat toisiaan vasten limittäin sekä kiertomuoto, jossa pinnat liukuvat kohtisuorasti erilleen toisistaan. Särön ympärillä olevassa prosessivyöhykkeessä jännityskenttä on voimakas. Kappaleen säröisyys vaikuttaa myös kappaleen sisäiseen jännitykseen ja sen muodossa tapahtuviin muutoksiin. Särön kuormittumista ja mahdollisia vaikutuksia rakenteeseen kuvataan murtumisparametreilla. Murtumismekaniikassa mitataan jännitysintensiteettikerrointa, joka ilmaisee särön vaikutuksia kuormituksen lisääntyessä sekä särön kasvua väsyttävässä kuormituksessa. Särön kasvaessa kappaleesta vapautuu potentiaalienergiaa. Tämän energian muutoksen nopeutta kutsutaan säröä ajavaksi voimaksi. Tästä voimasta lasketaan J-integraali, jonka perusteella lasketaan särön ylä- ja alapintojen viivaintegraalit. Kun oletetaan murtuvan materiaalin olevan kokonaan kimmoista, puhutaan lineaarisesta murtumismekaniikasta. Särörintamassa olevat suuret jännityshuiput aiheuttavat materiaalin pienialaista plastisoitumista. Jännitystä ja kappaleen muokkautumista kuvataan kimmoteorialla.