Mekanika retak/fracture (LEFM, YFM)

Dalam linear-elastic fracture mechanics (cocok untuk material brittle), perilaku material bersifat linear elastic hingga terjadi fracture tanpa deformasi (unstable crack propagation). Nilai karakteristik klasik dari LEFM adalah K1C, yang menggambarkan kritis/critical (C) intensitas stres (K) selama mode crack opening 1.

Jika kegagalan material bersifat duktil/ductile, yaitu terjadi dengan deformasi plastis di ujung retakan, maka konsep yielding fracture mechanics diaplikasikan. Ada dua definisi di sini, yang pertama adalah penentuan nilai karakteristik melalui energi yang tersimpan di lingkungan ujung retak (konsep J-integral) dan yang kedua melalui perluasan ujung retak (CTOD "pergeseran pembukaan ujung retak").

• ASTM E399-09 - Metode Uji Standar untuk Ketangguhan Retak Bidang Linear-Elastis-Regang K1C Bahan Logam
• ASTM E647 – Metode Uji Standar untuk Pengukuran Laju Pertumbuhan Retak Kelelahan (da/dN)
• ASTM E1820-11 – Metode Uji Standar untuk Pengukuran Ketangguhan Retak (logam)
• ISO 12135 - Metode Pengujian Terpadu untuk Penentuan ketangguhan fraktur kuasistatik

Cacat produksi pada komponen atau pada permukaan komponen, yang terdapat pada setiap komponen, merupakan inti retak yang memicu pembentukan retak saat komponen berada di bawah beban. Kekurangan-kekurangan ini dapat berubah menjadi retakan, yaitu kerusakan material makroskopik yang dapat dicatat secara teknis. Ini disebut sebagai fase awal retak.

Pada fase perambatan retak berikutnya, retak berlanjut pada komponen sampai intensitas tegangan K di depan ujung retak melebihi nilai kritis dan komponen mengalami kegagalan tiba-tiba.

Retakan menyebar secara stabil (keadaan pra-kritis) atau tidak stabil (keadaan kritis) pada komponen yang dikenai beban monotonik atau siklik. Untuk material yang rapuh/brittle, besar tegangan kritis K1C dapat ditentukan dan penentuannya dijelaskan dalam ASTM E399. Jika intensitas tegangan K pada retak yang berkembang turun di bawah K1C, retak tersebut akan menyebar secara stabil dan dapat dihentikan kapan saja ketika beban dihilangkan. Jika nilai K1C melebihi batas, pertumbuhan retak yang tidak stabil akan terjadi dan komponen akan gagal secara tiba-tiba.

Kurva pertumbuhan retak dapat dibagi menjadi tiga wilayah:

• Wilayah I: Threshold value/nilai ambang batas ΔKth
• Wilayah II: Pertumbuhan retak/crack akibat fatik da/dN
• Wilayah III: Faktor intensitas tegangan kritis K1C (ketangguhan fraktur)

Dalam mekanika retak, berbagai bentuk spesimen digunakan. Bentuk-bentuk tersebut dipilih sesuai dengan standar dan material yang tersedia untuk diuji. Bentuk spesimen standar dijelaskan dalam standar untuk memastikan hasil uji dapat dibandingkan.