断裂力学

在线弹性断裂力学（适用于脆性材料）中，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 - 适用于金属材料线弹性平面应变断裂韧性K1C的标准试验方法
• ASTM E647 - 用于测量疲劳裂纹增长速率(da/dN)的标准试验方法
• ASTM E1820-11 - 用于测量断裂韧性（金属）的标准试验方法
• ISO 12135 - 用于测定准静态断裂韧性的统一试验方法

部件中或部件表面上的生产相关缺陷（每个部件都有）代表裂纹核，它们在载荷作用下促进了裂纹的形成。这些缺陷可转化成裂纹，即可在技术上记录的宏观材料损伤。这称为裂纹萌生阶段。

在随后的裂纹扩展阶段，裂纹继续存在于部件中，直到裂纹尖端前面的应力强度K超过临界值，然后部件会突然失效。

在单调或循环加载的部件中，裂纹以稳定（临界前状态）或不稳定（临界状态）形式扩展。对于脆性材料，可指定临界应力幅值K1C，此值的测定请参见ASTM E399。如果不断增长的裂纹的应力强度K低于K1C，则裂纹稳定扩展，并可在移除载荷后随时停止。如果高于K1C值，则裂纹会不稳定扩展，而且部件将会突然失效。

裂纹增长曲线可分为三个区域：

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

断裂力学中使用不同的试样形状。形状的选择取决于标准和待测试的可用材料。标准化的试样形状在标准中加以描述，以使测试结果具有可比性。