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

每個組件中或組件表面上都有與生產相關的缺陷，代表在負載下促進裂紋形成的裂紋核。這些缺陷可能變成裂縫，即可以透過技術記錄宏觀材料損壞。這被稱為裂縫形成階段。

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。

裂縫在單一或循環加載的組件中以穩定（臨界前狀態）或不穩定（臨界狀態）傳播。對於脆性材料，可以指定臨界應力大小 K1C，其測定方法在 ASTM E399 標準中得到了描述。如果裂縫延展的應力強度 K 移動到 K1C 以下，則裂縫傳播穩定，可隨時停止卸除負載。如果超過 K1C 值，裂縫延伸不穩定時，則會造成組件驟然失效。

裂縫成長曲線可分為三個區域：

• 區域 I：臨界值 ΔKth
• 區域 II：疲勞裂縫成長 da/dN
• 區域 III：臨界應力強度因子 K1C（斷裂韌性）

在破壞力學中，使用不同的試片形狀。根據標準和可用的待測試材料選擇形狀。標準中描述了標準化的試片形狀，以使測試結果具有可比性。