断裂力学试验（LEFM、YFM)）

就线弹性断裂力学（适用于脆性材料）而言，材料行为属于线弹性，直到发生无变形断裂（不稳定的裂纹扩展）。LEFM 的一个经典特性值是 K1C，用于描述裂纹张开模式 1 期间的临界 (C) 应力强度 (K)。

如果材料发生延展性失效，即裂纹尖端发生塑性变形，则屈服断裂力学概念适用。此处共有两种定义，一种是通过裂纹尖端环境中储存的能量（J积分概念）测定特性值，另一种是通过裂纹尖端扩展（CTOD“裂纹尖端张开位移”）测定特性值。

• ASTM E399-09 - 金属材料的线弹性平面应变断裂韧性 K1C 的标准试验方法
• ASTM E647 - 测量疲劳裂纹扩展速率 (da/dN) 的标准试验方法
• ASTM E1820-11 - 测量（金属）断裂韧性的标准试验方法
• ISO 12135 - 测定准静态断裂韧性的统一试验方法

部件内部或表面的生产缺陷（每个部件都有）会形成开裂核心，在载荷作用下将促进裂纹形成。这些缺陷可能发展为裂纹，即可通过技术手段记录的肉眼可见的材料损坏。这一阶段称为裂纹萌生阶段。

在随后的裂纹扩展阶段，裂纹在部件中持续延伸，直至裂纹尖端前的应力强度 K 超过临界值并导致部件突然失效。

在单调载荷或循环载荷作用下，裂纹会稳定扩展（临界前状态）或不稳定扩展（临界状态）。脆性材料的临界应力幅值 K1C 可根据 ASTM E399 标准进行测定。如果裂纹的应力强度 K 低于 K1C，裂纹扩展稳定并且可通过移除载荷随时停止。如果 K 超过 K1C 值，则会发生不稳定裂纹扩展，导致部件突然失效。

裂纹扩展曲线分为三个区域：

• 区域 I：阈值 ΔKth
• 区域 II：疲劳裂纹扩展 da/dN
• 区域 III：临界应力强度因子 K1C（断裂韧性）

断裂力学试验可使用多种不同形状的试样。试样形状取决于标准要求和可用的测试材料。相关标准中规定了统一的试样形状，以确保测试结果具有可比性。