き裂閉口
き裂開閉口が生じている場合の荷重(または応力、応力拡大係数)と変位(またはひずみ)の関係曲線を得ると、き裂が完全に開いている高荷重範囲の曲線はほぼ線形となっているが、それよりも荷重を下げていくとあるところから曲線が折れ曲がって傾きが変化する。この傾き変化がコンプライアンス変化なので、曲線が折れ曲がる点がき裂開閉口点に相当する。ただし、実際には傾き変化は小さく折れ曲がり点は不明瞭なため、き裂が完全開口した範囲の荷重-変位曲線を線形と仮定して試験荷重全域に延長し、き裂完全開口に相当する変位を実測した変位から差し引くことで、折れ曲がり点を明瞭にする手法が取られる。
き裂開閉口を実測する他の方法には、き裂開閉口にともなう電気抵抗の変化を利用する方法や、き裂破面での超音波の透過あるいは反射を利用する方法などがある。透明な高分子材料などに限定されるが、光学的な干渉を利用し、材料内部も含めて3次元的にき裂開閉口の挙動を調べた例もある。
しかし、1970年・1971年に、ヴォルフ・エルバ― (Wolf Elber) によって、引張りの外力がかかった状態でもき裂が閉じる現象が初めて発見された。この現象の実在は、その後多くの研究者たちによって確認された。現在では、き裂閉口は疲労き裂伝ぱに影響を与える重大因子に位置づけられる。
き裂閉口を発見したエルバ―は、き裂の伝ぱ挙動を議論するにはき裂の真の開閉口挙動に対応する応力拡大係数の幅、すなわち有効応力拡大係数範囲(英: effective stress intensity range)ΔKeff を用いる必要があるとは指摘した。有効応力拡大係数範囲とは、繰り返し応力拡大係数の最大値 Kmax からき裂が開口し始める時の応力拡大係数 Kop を差し引いたもので、次式で定義される。
Δ K e f f = K m a x − K o p {\displaystyle \Delta K_{eff}=K_{max}-K_{op}}
き裂が閉口し始める時の応力拡大係数 Kcl を用い、次式のように ΔKeff を定義する場合もある。
Δ K e f f = K m a x − K c l {\displaystyle \Delta K_{eff}=K_{max}-K_{cl}}
実際には Kcl とKop を区別しない研究も多い。ただし、精密には Kcl とKop は異なる。
また、き裂閉口の程度を表すパラメータとして、次のき裂開口比(英: crack opening ratio)U が定義される。