Współczynnik intensywności naprężeń

Współczynnik intensywności naprężeń (stress intensity factor, K) – parametr określający pole naprężeń/odkształceń w bezpośrednim sąsiedztwie frontu szczeliny lub wierzchołka pęknięcia, dla określonego rodzaju obciążenia, w jednorodnym, liniowo-sprężystym ciele^[1].

Współczynnik intensywności naprężeń zależy od rozmiarów szczeliny i od przyłożonego obciążenia, a inaczej mówiąc – od konfiguracji szczelina-obciążenie zewnętrzne i opisuje pole naprężeń (a także pole przemieszczeń) w bezpośrednim sąsiedztwie frontu szczeliny.

Krytyczny współczynnik intensywności naprężeń

W momencie gdy naprężenia nominalne σ przy danej długości szczeliny a osiągnie wartość prowadzącą do inicjacji rozwoju długości szczeliny (pękania), współczynnik intensywności naprężeń przyjmuje wartość krytyczną i określany jest symbolem K_c. Określany jest jako miara odporności na pękanie.

W warunkach gdy naprężenie nominalne σ przy danej długości szczeliny a osiągnie wartość, przy której następuje inicjacja rozwoju długości szczeliny (inicjacja pękania), współczynnik intensywności naprężeń osiąga wartość krytyczną i jest określany symbolem K_c. Ma on szczególne znaczenie dla badania materiałów, gdyż jest on właśnie miarą odporności materiału na pękanie.

Krytyczny współczynnik intensywności naprężeń K_c związany jest z krytyczną energią rozprzestrzeniania się pęknięcia G_c zależnościami^[1]:

• dla płaskiego stanu naprężenia: ${\displaystyle K_{c}^{2}=EG_{c}}$
• dla płaskiego stanu odkształcenia: ${\displaystyle K_{c}^{2}={\frac {EG_{c}}{1-\nu }}}$

gdzie: E- Moduł Younga, ${\displaystyle \nu }$ – współczynnik Poissona.

Przypisy

1. SylwesterS. Kłysz SylwesterS., Podstawy mechaniki pękania – współczynnik intensywności naprężeń, czerwiec 2015 . Brak numerów stron w książce