Fatigue failure theorie

Fatigue failure theorie

De fatigue failure theorie gaat ervan uit dat bij overbelasting verschillende risicofactoren elkaar onderling beïnvloeden. Dan zou dat ook in de risicoanalysemethodes zo moeten zijn. Risicofactoren voor het ontwikkelen van werkgebonden lichamelijke klachten zijn kracht, herhaling, houding en trillingen. Meestal worden deze factoren onafhankelijk van elkaar beschouwd. Dat betekent dat 1x 5kg tillen even zwaar wordt ingeschat als 5x 1kg tillen. Die lineaire denkwijze klopt niet omdat de risicofactoren elkaar onderling beïnvloeden. Verklaring daarvoor is de fatigue failure theorie of vermoeidheidsschade door overbelasting.

Fatigue failure theorie

Alle materialen kunnen beschadigd geraken door een éénmalige piekkracht of door herhaald lage krachten te ondergaan. Het proces van vermoeiing in een materiaal ontstaat door kleine micro-scheurtjes, meestal aan de oppervlakte of oneffenheid. Dat zorgt voor een zwakke plek in het materiaal waarop alle belasting terecht komt. Bij herhaalde impact zal daar de eerste schade ontstaan. De snelheid van de uitbreiding is afhankelijk van de grootte van de krachten en het aantal herhalingen. De zone met schade zal uiteindelijk te groot worden en leiden tot breuk of falen van het materiaal.

Biologische weefsels zijn ook materialen, maar met als grote verschil dat ze zichzelf kunnen herstellen. Dat gebeurt echter aan een heel geleidelijk tempo. Het is dus aannemelijk dat het proces van slijtage of schade sneller kan verlopen dan het herstel. Dit verklaart dan de overbelasting.

Interactie tussen kracht en herhaling

Fatigue failure of overbelasting door slijtage laat zich beschrijven in een curve die de herhaling uitdrukt ten opzichte van de maximale kracht die een materiaal kan weerstaan (ultimate stress). Wanneer een materiaal herhaald belast wordt aan 80% van dit maximum zal uiteindelijk toch schade optreden na 100 herhalingen. Aan 50% van deze kracht zijn bvb. 1000 herhalingen nodig om schade te veroorzaken, enz… Voor sommige materialen bestaat een grens die de weerstand tegen vermoeiing aangeeft (endurance limit). Wanneer de kracht lager is dan deze grens, dan kan het een zeer groot aantal herhalingen aan zonder vermoeiing of schade.

Een lage herhaling aan een lage kracht zal een beperkt risico op overbelasting veroorzaken. De impact van herhaling wordt echter veel groter wanneer de krachten hoog zijn. Een hoge kracht in combinatie met een hoge herhaling doet het risico op overbelasting dramatisch toenemen.

In epidemiologisch onderzoek werd deze theorie bevestigd voor lage rugpijn en klachten aan de bovenste ledematen (carpaal tunnel syndroom, tendinitis, epicondylitis, handpijn).

Impact op risicoanalyse

Methodes om het risico op overbelasting in te schatten gaan traditioneel uit van kracht en herhaling als onafhankelijke factoren. In de NIOSH methode is herhaling een aparte factor die het maximum aanvaardbare gewicht beïnvloedt. In de OCRA methode heeft kracht onafhankelijk een impact op het maximum toelaatbaar aantal handbewegingen. Op basis van de fatigue failure theorie werden nieuwe methodes ontwikkeld die wel uitgaan van de interactie tussen beide risicofactoren. Voor de rug is dat de LiFFT tool, voor de bovenste ledematen is dat de DUET tool. Beiden zijn eenvoudige online tools.