Utmatting
svekkelse av materialer på grunn av belastning eller fysiske prosesser / From Wikipedia, the free encyclopedia
Utmattingsbrudd er en skadetilstand som oppstår i en konstruksjon som følge av gjentatte belastninger. Skaden oppstår selv om spenningene er lavere enn flytespenningen.
- Artikkelen beskriver de fysisk-kjemiske fenomenene i materialer.
- For lignende forhold hos levende organismer, se utmattelse eller stress.
- For The Aller Værste!s album, se Materialtretthet (album).
Stål er noen rare greier, av og til blir det trøtt og da tåler det ingen ting
Fra romanen Buss på avveier av John Steinbeck
Den mest alvorlige ulykken i Norge knyttet til utmatting er forliset av Alexander L. Kielland. Internasjonalt var det Libertyskipene under andre verdenskrig og de Havilland Comet ulykkene i 1954 som gjorde at fenomenet fikk oppmerksomhet under navnet metalltretthet. Professor Kåre Hellan anslo at 90% av alle brudd i metaller har utmatting som hovedårsak.[1] Nyere utmattingshendelser som har fått stor oppmerksomhet er Aloha Airlines flight 243 i 1988, oljetankskipet «Erika» i Bretagne i 1999, akslingbruddene i signaturtogene til NSB i 2002, helikopterulykken med et Super Puma i 2009 som drepte 16 personer[2][3] og Helikopterulykken ved Turøy i 2016 med 13 døde.
Første stadium i en utmattingsprosess er når det oppstår mikroskopiske tøyninger langs glideplan i metallets korn. De mikroskopiske defektene oppstår i overflaten av metallet og brer seg innover. Kimen til utmattingssprekken er da dannet, og kan siden utvikle seg. Det andre stadiet er når sprekken vokser. Ikke alle belastninger vil åpne sprekkene, men derimot lukke dem igjen. De individuelle tilvekstene danner mønster som likner på havbølger eller årringer. Det siste stadiet er når sprekken har nådd en kritisk størrelse. Da får en restbrudd, også kalt avrivingsbrudd. I denne fasen vil materialet alltid oppføre seg sprøtt, selv om materialet ellers oppfører seg seigt. Restbruddet utvikler seg hurtig. Hvor lang tid de enkelte fasene tar avhenger i hovedsak av spenningsforholdene og av materialegenskapene.
For å få samme sprekkvekst, må en ha om lag tre ganger høyere spenning i stål enn i aluminium.
Utmattingslevetiden kan beregningsmessig fastsettes basert på bruddmekanikk eller SN-kurver sammen med Palmgren-Miners summering. Bruddmekanikk er mest brukt blant forskere som vil studere hva som skjer fysisk. SN-metoden som er den enkleste og mest utbredte, er mest brukt av ingeniører. En skiller ofte mellom brudd med få og mange svingninger, der lavsyklus utmatting er brudd med høye spenninger og mindre enn 5 000 til 10 000 lastvekslinger (svingninger).