索末菲，A.

[拼音]：duanlie lixue

[外文]：fracture mechanics

固體力學的一個新分支，它是研究材料和工程結構中裂紋擴充套件規律的一門學科。所說的裂紋是指巨集觀的、肉眼可見的裂紋。工程材料中的各種缺陷可近似地看作裂紋。斷裂力學的基本研究內容包括：

（1）裂紋的起裂條件；

（2）裂紋在外部載荷和（或）其他因素作用下的擴充套件過程；

（3）裂紋擴充套件到什麼程度物體會發生斷裂。另外，為了工程方面的需要，還研究含裂紋的結構在什麼條件下破壞；在一定載荷下，可允許結構含有多大裂紋；在結構裂紋和結構工作條件一定的情況下，結構還有多長的壽命等。

在斷裂力學中，按照裂紋表面上質點的相對位移，可將裂紋分為三種基本型別(見圖)，分別稱為張開型裂紋、滑開型裂紋和撕開型裂紋，或分別稱為Ⅰ型裂紋、Ⅱ型裂紋和Ⅲ型裂紋。物體中任一裂紋都可看作是這三種基本型別裂紋的組合，而斷裂力學正是在研究這三種基本型別裂紋的基礎上研究一般裂紋的。

簡史

斷裂力學是20世紀50年代開始形成的。隨著航天工業等的發展出現了超高強度的材料，對於這種材料，傳統的強度設計已不能滿足需要。傳統的強度理論把材料和結構看成是沒有裂紋的完整體。實際材料和結構中存在著裂紋，但如果材料的強度較低，裂紋的存在對結構安全的影響通常並不明顯，由於在設計中採用了一定的安全係數，設計也就能夠滿足工程需要。但對於高強度材料或處在某些條件下的材料，裂紋的存在會使情況發生根本變化，這就必須考慮材料對於裂紋擴充套件的抵抗能力，為此引進了材料的斷裂韌性這一力學概念，並出現了斷裂力學。

在斷裂力學出現以前，由於生產知識的積累，人們曾總結出一些材料的韌性指標，如冷脆轉變溫度、衝擊能量等，它們都是一些定性的經驗的參量，只能在一定條件下用於評定材料，而不能用於設計。在美國的G.R.歐文等人的努力下，逐步建立起線彈性斷裂力學並進而發展出彈塑性斷裂力學，提出了一些描述裂紋擴充套件的參量，如應力強度因子、J 積分、裂紋張開位移(見COD法)等，它們可以定量地用於設計。將它們和傳統的強度理論結合起來，可以設計出更安全的工程結構。因此，在航天、核電工程等方面斷裂力學的應用越來越廣泛。

另一方面，由於裂紋頂端的一個很小的區域對於裂紋擴充套件規律有重要影響，因此，裂紋擴充套件同材料的一些微觀特性，特別是冶金性質（如晶粒大小、二相粒子、位錯等）關係極大，這就要求斷裂力學在研究中把材料工藝學、冶金學、金屬物理學等方面的成果同力學結合起來。隨著斷裂力學的發展，微觀裂紋也已進入研究範圍。在研究裂紋擴充套件規律時，也開始涉及裂紋產生的原因。