断裂

断裂是物体或材料在应力作用下分离成两块或更多块。固体的断裂通常是由于固体内某些位移不连续表面的发展而发生的。如果位移垂直于表面发展，则称为正常拉伸裂纹或简称为裂纹； 如果位移沿切向发展，则称为剪切裂纹、滑移带或位错。

发生脆性断裂，断裂前无明显变形。 可见变形后发生韧性断裂。 断裂强度或断裂强度是试样失效或断裂时的应力。 详细了解断裂如何在材料中发生和发展是断裂力学的目标。

断裂强度，也称为断裂强度，是试样因断裂而失效时的应力。 这通常是通过拉伸试验确定给定样本的，拉伸试验绘制了应力-应变曲线（见图）。 最后记录的点是断裂强度。

延展性材料的断裂强度低于极限抗拉强度 (UTS)，而脆性材料的断裂强度等于 UTS。 如果延展性材料在受载荷控制的情况下达到其极限抗拉强度，它将在没有额外载荷施加的情况下继续变形，直到破裂。 但是，如果载荷是位移控制的，则材料的变形可能会减轻载荷，从而防止破裂。

随机材料的断裂统计具有非常有趣的行为，很早就被建筑师和工程师注意到。 事实上，断裂或故障研究可能是最古老的物理科学研究，它仍然很有趣并且非常活跃。500 多年前，列奥纳多·达·芬奇 (Leonardo da Vinci) 观察到，名义上相同的铁线样本的抗拉强度会随着线的长度增加而降低。400 多年前，伽利略·伽利莱 (Galileo Galilei) 也做出了类似的观察。

有两种类型的断裂：脆性和韧性断裂，分别在失效前没有或有塑性变形。

在脆性断裂中，断裂前不发生明显的塑性变形。 脆性断裂通常涉及很少的能量吸收，并且发生在高速情况下——在钢中高达 2,133.6 米/秒（7,000 英尺/秒）。 在大多数情况下，即使停止加载，脆性断裂仍会继续。

在脆性晶体材料中，由于拉伸应力垂直作用于具有低键合的晶面（解理面），解理会导致断裂。 相比之下，在无定形固体中，缺乏晶体结构会导致贝壳状断裂，裂纹垂直于施加的张力延伸。

最近，科学家们发现了超音速断裂，即材料中裂纹传播速度超过音速的现象。 这种现象最近也通过橡胶类材料的断裂实验得到证实。

典型脆性断裂的基本顺序是：在材料投入使用之前或之后引入缺陷，在反复加载下缓慢而稳定的裂纹扩展，以及当裂纹达到临界 cr 时突然快速失效。