Bruchmechanik ist das Fachgebiet, das die Entstehung, Ausbreitung und Folge von Rissen in Materialien untersucht. Es kombiniert Prinzipien der angewandten Mechanik, Werkstoffwissenschaften und Bauingenieurwesen, um die Bedingungen vorherzusagen, unter denen Materialien aufgrund von Risswachstum versagen.

Das Kernkonzept der Bruchmechanik besteht darin, zu verstehen, dass selbst kleine Defekte oder Risse die strukturelle Integrität von Materialien erheblich beeinflussen können. Es gibt zwei Hauptansätze in der Bruchmechanik:

• Linearelastische Bruchmechanik (LEFM): Dieser Ansatz geht davon aus, dass Materialien sich elastisch verhalten und konzentriert sich auf den Spannungsintensitätsfaktor (K), um das Risswachstum vorherzusagen. LEFM ist am besten für spröde Materialien geeignet, bei denen plastische Verformungen vernachlässigbar sind.
• Elasto-plastische Bruchmechanik (EPBM): Diese Methode berücksichtigt plastische Verformungen an der Rissspitze und verwendet Parameter wie das J-Integral und die Rissöffnung (COD), um die Rissausbreitung zu beschreiben. EPBM ist wesentlich für duktile Materialien, bei denen plastische Verformungen bedeutend sind.

Wichtige Eigenschaften in der Bruchmechanik sind die Zähigkeit, die den Widerstand eines Materials gegen Risswachstum misst, und der kritische Spannungsintensitätsfaktor, der die Bedingungen angibt, unter denen ein Riss wächst. Das Verständnis dieser Eigenschaften ermöglicht es Ingenieuren, sicherere und zuverlässigere Strukturen zu entwerfen, indem sie mögliche Versagensmodi vorhersagen und Maßnahmen ergreifen, um unerwartete Versagen zu verhindern.