破壊力学（LEFM、YFM）

線形弾性破壊力学（脆性材料に適している）では、変形のない破壊（不安定な亀裂伝播）が発生するまで、材料の挙動は線形弾性です。LEFM の典型的な特性値は K1C であり、これは亀裂開口モード 1 中の臨界 (C) 応力強度 (K) を表します。

材料の破損が延性である場合、つまり、亀裂先端の塑性変形で発生する場合は、降伏破壊力学の概念が適用されます。ここでは2つ定義されており、1つはき裂先端環境に蓄積されたエネルギーを介した特性値の決定です（J -積分概念）、もう1つは、き裂先端の拡張（CTOD”き裂先端開口変位”）によるものです。

• ASTM E399-09 - 金属材料の直線弾性ひずみ破壊靱性K1cの標準試験法
• ASTM E647 – 疲労き裂進展速度測定のための標準試験法 (da/dN)
• ASTM E1820-11 – 破壊靭性測定のための標準試験法 (金属)
• ISO 12135 - 準静的破壊靭性を決定するための統一された試験方法

すべてのコンポーネントに存在する、コンポーネント内またはコンポーネント表面上の製造関連の欠陥は、負荷がかかった状態で亀裂の形成を促進する亀裂の起点となります。これらの欠陥は亀裂、つまり技術的に記録できる肉眼で見える物質的損傷に変わる可能性があります。これを亀裂開始段階と呼びます。

それに続くき裂伝播の段階では、き裂先端手前の応力拡大係数Kが臨界値を超え、コンポーネントが突然破損するまで、コンポーネントにき裂が続きます。

単調または周期的に荷重がかかったコンポーネントでは、亀裂は安定して（前臨界状態）または不安定に（臨界状態）伝播します。脆性材料の場合、臨界応力の大きさ K1C で表すことができます。その決定方法は ASTM E399 に記載されています。成長する亀裂の応力強度 K が K1C を下回ると、亀裂は安定して伝播し、荷重を除去するといつでも停止できます。K1C 値を超えると、不安定な亀裂が成長し、コンポーネントが突然故障します。

き裂進展曲線は3つのフェーズに区分けされます：

• 領域 I: しきい値 ΔKth
• 領域 II: 疲労き裂成長 da/dN
• 領域 III: 臨界応力拡大係数K1C（破壊靭性）

破壊力学では、さまざまな形状の試験片が使用されます。形状は、規格および試験対象となる利用可能な材料に応じて選択されます。試験結果を比較できるように、標準化された試験片の形状が規格に記載されています。