斷裂力學 (LEFM, YFM)

在線性彈性斷裂力學（適用於脆性材料）中，材料行為是線性彈性的，直到發生無變形斷裂（不穩定的裂紋擴展）。LEFM 的一個經典特徵值是 K1C，它描述了裂紋開口模式 1 期間的臨界 (C) 應力強度 (K)。

如果材料失效是延性的，即在裂紋尖端發生塑性變形，則應用降伏斷裂力學概念。這裡有兩種定義，一種是透過裂紋尖端環境中儲存的能量（J積分概念）測定特徵值，另一種是透過裂紋尖端擴展（CTOD“裂紋尖端開口位移”）。

• ASTM E399-09 - 金屬材料線性彈性平面應變斷裂韌性 K1C 的標準測試方法
• ASTM E647 – 測量疲勞裂縫成長率 (da/dN) 的標準測試方法
• ASTM E1820-11 – 斷裂韌性（金屬）測量的標準測試方法
• ISO 12135 - 準靜態斷裂韌性測定的統一測試方法

每個元件都存在有與生產相關的內部或表面缺陷，這些缺陷代表裂紋萌生點，會導致負荷作用下裂紋的形成。這些缺陷可能會發展成裂紋，即可透過技術方式記錄的宏觀材料損傷。此稱為裂紋萌生階段。

在隨後的裂縫傳播階段，裂縫在組件中繼續存在，直到裂縫尖端前的應力強度 K 超過臨界值，會造成組件突然失效。

在承受單向或週期性負荷的元件中，裂紋會穩定擴展（臨界前狀態）或不穩定擴展（臨界狀態）。就脆性材料而言，可以規定臨界應力大小 K1C，ASTM E399 標準中有關於決定該值之方法的說明。若裂紋延伸的應力強度 K 低於 K1C，則裂紋穩定擴展，且會在負荷移除後隨時停止擴展。若超過 K1C 值，會發生不穩定的裂紋延伸，元件會突然失效。

裂縫成長曲線可分為三個區域：

• 區域I：臨界值 ΔKth
• 區域II：疲勞裂紋延伸 da/dN
• 區域III：臨界應力強度因子 K1C（破斷韌性）

在破壞力學中，使用不同的試樣形狀。依據標準及可取得的待測材料來選擇形狀。標準中有關於標準化試樣形狀的說明，以使測試結果具有可比較性。