断裂力学总结
材料的断裂力学分析
材料的断裂力学分析在材料科学和工程领域中，断裂力学是一门研究材料在外力作用下如何发生破坏的学科。
通过断裂力学的分析，我们可以了解材料在正常使用条件下的破坏原因，以及如何提高材料的断裂韧性和强度。
本文将对材料的断裂力学进行详细分析。
1. 断裂力学的基本概念在了解材料的断裂力学之前，我们需要了解几个基本概念。
1.1 断裂断裂是指材料在外部应力作用下发生破坏、分离的过程。
断裂可以分为韧性断裂和脆性断裂两种类型。
韧性断裂是指材料在破坏之前会出现塑性变形，具有一定的延展性；而脆性断裂是指材料在外力作用下迅速发生破坏而不发生明显的塑性变形。
1.2 断裂韧性断裂韧性是指材料抵抗断裂破坏的能力。
一个具有高断裂韧性的材料可以在外力作用下发生一定程度的塑性变形，从而使其拉伸长度增加。
1.3 断裂强度断裂强度是指材料在破坏前能够承受的最大应力。
断裂强度可以通过拉伸实验等方式进行测定。
2. 断裂力学的分析方法断裂力学的分析方法主要有线弹性断裂力学和非线弹性断裂力学两种。
2.1 线弹性断裂力学线弹性断裂力学假设材料在破坏前的行为是线弹性的，并且材料的破坏是由于应力达到了一定的临界值所引起的。
在线弹性断裂力学中，断裂过程可以通过应力强度因子和断裂韧性来描述。
2.2 非线弹性断裂力学非线弹性断裂力学考虑了材料在破坏前的非线性行为，如塑性变形、蠕变等。
非线弹性断裂力学可以更准确地预测材料的破坏行为，但其计算复杂度较高。
3. 断裂力学的应用断裂力学在材料科学和工程中具有广泛的应用。
3.1 破坏分析通过断裂力学的分析，我们可以确定材料在受力状态下的破坏原因，从而改进材料的设计和制备工艺。
例如，在航空航天领域，对材料的断裂力学进行精确分析可以提高飞行器的安全性和可靠性。
3.2 材料评估通过断裂力学的测试和分析，我们可以评估材料的断裂韧性和强度，为材料的选择和应用提供依据。
这对于许多行业来说是至关重要的，如汽车制造、建筑工程等。
3.3 研发新材料断裂力学的理论和实验研究对于开发新的高性能材料具有重要意义。
第十讲--断裂力学
纹长 可计算线性解BC部
分,称为等效裂纹长度。
等效模型法:以等效裂纹长度代替裂纹原长对应力强度因子进行修正。
等效裂纹长度和应力强度因子
令按等效裂纹长度计算的应力场在r = R-ry（B点）的应力等于σys,则
:应力松驰后的应力强度因子
σys：y方向屈服应力,σys =σs（平面应力）,（平面应变）
长度Δa,扩展部分各点的位移
则释放的能量为
II型和III型裂纹
,
μ:剪切弹性模量
平面应力,平面应变
6.脆性断裂的K准则
KI= KIC
临界应力:（剩余强度）
临界裂纹长度:
KC:平面应力断裂韧度
KIC:平面应变断裂韧度
板厚增加到一定值后,断裂韧度由KC（平面应力断裂韧度）降低至一稳定值KIC（平面应变断裂韧度）。
裂纹尖端应力强度子
平面应变
k =
平面应力
2）滑开型（II型）裂纹尖端应力和位移场
3）撕开型（III型）裂纹尖端应力和位移场
4.应力和位移场的一般形式
,
1）r ( 0,σij ( (（应力奇异性）
2）应力强度因子是代表应力场强度的物理量
σ:名义应力；Y:形状系数
5.应力强度因子和能量释放率的关系
设图示I型裂纹扩展一微小
在平面应力条件下,裂纹尖端有较大范围的塑性变形,线弹性断裂力学K准则不适用（塑性区较小时,经修正后仍可用K准则）。
7.裂纹尖端塑性区的形状和尺寸
a.平面应力情况
主应力
应用Von Mises屈服条件
得出裂纹尖端塑性区的形状
b.平面应变情况
裂纹尖端塑性区的形状
,
考虑塑性区内塑性变形引起的应力松驰后的塑性区修正为
断裂力学总结
断裂力学学习报告姓名：zx 学号：xxxxxxxx一、绪论（1）传统强度理论是在假定材料无缺陷、无裂纹的情况下建立起来的，认为只要满足r []σσ≤，材料将处于安全状态。
其中：[]σ——用安全系数除失效应力得到的许用应力;r σ——为相当应力，它是三个主力学按照一定顺序组合而成的，按照从第一强度理论到第四强度强度理论的顺序，相应的应力分别为1121233134()r r r r σσσσμσσσσσσ==-+=-=但是许多事实表明，材料受应力远小于设计应力，材料仍然被破坏。
使许多力学工作者迷惑不解，于是投入对其研究，最终发现所有材料并不是理想的，材料中含有大大小小、种类各异的裂纹，于是产生了对裂纹地研究。
断裂力学从客观存在裂纹出发，把构件看成连续和和间断的统一体，从而形成了这门新兴的强度学科。
（2）断裂力学的任务是：1. 研究裂纹体的应力场、应变场与位移场，，寻找控制材料开裂的物理参量;2. 研究材料抵抗裂纹扩展的能力——韧性指标的变化规律，确定其数值与及测定方法;3. 建立裂纹扩展的临界条件——断裂准则;4. 含裂纹的各种几何构件在不同荷载作用下，控制材料开裂的物理参量的计算。
（3）断裂力学的研究方法是：假设裂纹已经存在，从弹性力学或弹塑性力学的基本方程出发，把裂纹当作边界条件，考察裂纹顶端的应力场、应变场和位移场，设法建立这些场与控制断裂的物理参量的关系和裂纹尖端附近的局部断裂条件。
（4）断裂力学的几个基本概念：根据裂纹受力情况，裂纹可以分为三种基本类型：1. 张开型(I 型)裂纹受垂直于裂纹面的拉应力作用,裂纹上下两表面相对张开,如上图a 所示;2. 滑开型(II 型),又称平面内剪切型裂纹受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘OO ’的剪应力作用,裂纹上下两表面沿x 轴相对滑开,如上图b 所示;3. 撕开型(III 型),又称出平面剪切型或反平面剪切型裂纹受既平行于裂纹面又平行于裂纹前缘的剪应力作用,裂纹上下两表面沿z 轴相对错开,如上图c 所示.上述三种裂纹中I 型最为危险.而我们主要也是研究I 型裂纹,因为只要确定了I 型裂纹是安全的,则其它两种裂纹也是安全的。
断裂力学总结
利用y向的应力平衡得到：
an ry
2 ( z) 表示在理
实际裂纹中心距 离为b处作用大 小为 yz 的集中 力，所产生应力 场的应力函数。
达格戴尔的塑性区尺寸，窄条屈服模型
小范围屈服下裂纹尖端的塑性区
Mises准则的塑性区形状
a) 对于平面应力问题 b) 对于平面应变问题
KⅠ 2 2 2 cos 1 3 sin s 2r 2 2
3、应力强度因子
a K a f W
4、临界应力强度因子完全相当于临界贮存的弹性应变能
平面应力状态：
K Gc E
2 c
平面应变状态：
K c2 Gc (1 2 ) E
第二章 弹性应力场
裂纹及其分类
张开型裂纹 滑开型裂纹
撕开型裂纹
1、应力场方程的推导
书上假设的应力函数，较为具体，在解决特定类型问题比较快速，但普 遍性上较差，下面推导过程我是从同济版的《断裂力学》书上看到 利用分离变量法，设应力函数U为：
GⅠ R a a
GⅠ R a a
R
GⅠ
A1
1
A1 B1
2a
E
裂纹稳定 裂纹扩展
A0
0
G ⅠC
B0
R
G
a0
a1
a
平面应变条件下（金属） R曲线的作用 1、在给定原始裂纹尺寸的情况下，判断裂 纹失稳扩展的临界尺寸。 2、判断给定裂纹的情况下的临界应力。
a0
2﹪a0
a
aC
断裂力学
第一章 综述
第二章 弹性应力场方法
第三章 裂纹尖端可塑性 第四章 能量平衡方法 下面我分章节的汇报一下，在学习中的一些想法
材料力学断裂力学知识点总结
材料力学断裂力学知识点总结材料力学是研究材料的力学性质和变形行为的学科，而断裂力学则是其中的重要分支。
断裂力学主要研究材料在外界作用下的破坏过程和断裂特性，对于了解材料的强度、可靠性和耐久性具有重要意义。
本文将对材料力学断裂力学的主要知识点进行总结。
1. 断裂力学基础概念1.1 断裂断裂是材料由于内外力作用下发生破裂的现象。
断裂过程包括初期损伤、裂纹扩展和断裂破坏三个阶段。
1.2 断裂韧性断裂韧性是材料在断裂过程中所吸收的能量的量度。
韧性高的材料能够在断裂前吸收大量能量，具有较好的抗断裂能力。
1.3 断裂强度断裂强度是材料在断裂破坏前所能承受的最大拉应力，是衡量材料抗断裂性能的重要指标。
2. 断裂模式2.1 纯拉伸断裂纯拉伸断裂是指材料在纯拉伸作用下破裂的模式。
在该模式下，裂纹往往呈现沿拉伸方向延伸的条状。
2.2 剪切断裂剪切断裂是指材料在剪切载荷作用下破裂的模式。
在该模式下，裂纹往往呈现锯齿状。
2.3 压缩断裂压缩断裂是指材料在压缩载荷作用下破裂的模式。
在该模式下，裂纹多呈现垂直于压缩方向的半环形状。
3. 断裂韧性的评价方法3.1 线性弹性断裂力学线性弹性断裂力学是最早用于断裂韧性评价的方法，其基本假设为材料在破裂前仍满足线性弹性行为。
3.2 弹塑性断裂力学弹塑性断裂力学是考虑了材料的塑性行为。
该方法应用广泛，能较好地描述材料的耐久性和断裂韧性。
3.3 细观断裂力学细观断裂力学是以材料微观层面的裂纹损伤为基础的断裂力学模型，通过对材料中裂纹数量和尺寸的分析，预测材料的断裂韧性。
4. 断裂的影响因素4.1 材料性质材料的力学性质直接影响了其断裂行为，例如强度、韧性、硬度等。
4.2 外界加载条件外界加载条件如载荷类型、载荷大小和加载速率等都会对材料的断裂行为产生重要影响。
4.3 温度和湿度温度和湿度的变化能够引起材料的热膨胀和水分吸附，进而影响材料的断裂性能。
5. 断裂力学应用5.1 材料设计通过对材料的断裂性能研究，可以为材料设计提供依据，提高材料在特定工况下的抗断裂能力。
材料力学中的断裂力学
材料力学中的断裂力学材料力学是研究物质在外力作用下变形、损伤和破坏行为的一门学科。
断裂力学是材料力学中的一个重要分支，研究的是材料在受到外力作用时出现破坏的现象及其规律。
断裂力学对于理解和预测材料破坏行为，具有重要的理论和实践意义，本文将就此展开讨论。
一、破坏的基本形式材料的破坏可分为两种基本形式：拉伸断裂和压缩断裂。
拉伸断裂是指在材料受到拉伸作用时，断口发生的破坏行为；压缩断裂是指在材料受到压缩作用时，断口发生的破坏行为。
除此之外，还有剪切断裂、扭转断裂、弯曲断裂等不同的破坏形式。
二、断裂力学的基本概念1.断裂应力材料在破坏前，能够承受的最大应力称为断裂应力。
断裂应力的大小与材料的强度、形状、尺寸、载荷方向等因素有关。
2.断裂韧性材料在破坏前能够吸收的最大能量称为断裂韧性。
断裂韧性的大小与材料的抗裂性能有关。
3.断裂强度材料在破坏前实际承受的最大应力称为断裂强度。
断裂强度与断裂应力的概念相似，但断裂强度是在材料实际破坏后测定得出的。
4.断裂韧度材料在破坏前能够吸收的最大能量密度称为断裂韧度。
断裂韧度与断裂韧性的概念类似。
三、断裂表征参数1.伸长率材料在破坏前拉伸变形的程度，也称为材料的变形量。
伸长率是指材料在拉伸断裂前的额定延长量比上原长度所得的比值。
2.缩颈率在材料拉伸断裂时，当材料的横截面积开始缩小，称为缩颈。
缩颈率是指材料在拉断时的截面积缩小量比上原截面积所得的比值。
3.断口形貌材料断口的形态与破坏机理有密切关系，通过观察断口形貌，可以较为直观地判断破坏机制。
四、断裂损伤机理材料的断裂破坏是一个复杂和多层次的过程，其损伤机理可以分为微观和宏观两个层次。
1.微观层次在微观层次上，材料的破坏主要是由裂纹的扩展和材料局部的塑性变形共同作用导致的。
材料的破坏前，裂纹的长度会随着载荷的增加而逐渐增加，当裂纹的长度达到一定程度时，就会出现快速扩展和破坏。
2.宏观层次在宏观层次上，材料的破坏主要是由断面剪切和拉伸引起的。
断裂力学
（3.4）
G
1 U B a
（3.5）
3.4 中心裂纹的能量释放率
G 1 U 2 B a
（3.6）
3.5 能量释放率的另一表达形式
1 U1 B a G 1 U1 2 B a
（3.7）
4 应力强度因子
断裂发生时在裂纹端点要释放出多余的能量，因此，裂端区的应力场和应变场必然与此裂端的能量释放 率有关。若裂端应力应变场的强度（intensity）足够大，断裂即可发生，反之则不发生。因此，得到裂端区 应力应变场的解析解是个关键。 近代断裂力学是用弹性力学的解析方法来完成这一工作的，而这些解析法需要用高深的数学工具，这对 于初次接触断裂力学的读者来说，是比较困难的。因此，本章只给出一些主要的概念和结果，并介绍一些 工程近似方法。
x
（4.5）
r 2u K II 2 r 2 v K II 2
III 型裂纹的应力场和位移场 :
1/ 2
2 ( 1) 2cos sin 2 2 2 ( 1) 2sin 2 cos 2
1 断裂力学的形成
1957 年，美国科学家 G.R.Irwin 提出应力强度因子的概念, 线弹性断裂理论的重大突破，应力强度因子 理论作为断裂力学的最初分支——线弹性断裂力学建立起来。
2 断裂力学的发展
现代断裂理论大约是在 1948—1957 年间形成，它是在当时生产实践问题的强烈推动下，在经典 Griffith 理论的基础上发展起来的，上世纪 60 年代是其大发展时期。 我国断裂力学工作起步至少比国外晚了 20 年，直到上世纪 70 年代，断裂 力学才广泛引入我国， 一些单位和科技工作者逐步开展了断裂力学的研究和 应用工作。 断裂力学是起源于 20 世纪初期，发展于 20 世纪后期，并且仍在不断发展 和完善的一门科学。因此，它是具有前沿性和挑战性的研究成果 研究含裂纹物体的强度和裂纹扩展规律的科学。固体力学的一个分支。又 称裂纹力学。它萌芽于 20 世纪 20 年代 A.A.格里菲斯对玻璃低应力脆断的 研究。其后，国际上发生了一系列重大的低应力脆断灾难性事故，促进这方 面的研究，并于 50 年代开始形成断裂力学。根据所研究的裂纹尖端附近材 料塑性区的大小，可分为线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学；根据所研究的引起材料断裂的载荷性质，可 分为断裂（静）力学和断裂动力学。断裂力学的任务是：求得各类材料的断裂韧度；确定物体在给定外力 作用下是否发生断裂，即建立断裂准则；研究载荷作用过程中裂纹扩展规律；研究在腐蚀环境和应力同时 作用下物体的断裂（即应力腐蚀）问题。断裂力学已在航空、航天、交通运输、化工、机械、材料、能源 等工程领域得到广泛应用。 线弹性断裂力学应用线弹性理论研究物体裂纹扩展规律和断裂准则。1921 年格里菲斯通过分析材料的低 应力脆断，提出裂纹失稳扩展准则格里菲斯准则。1957 年 G.R.欧文通过分析裂纹尖端附近的应力场，提出
断裂力学读书感想
断裂力学是一门相对较新的学科，就其研究方法、现状及存在的问题发表自己的读书感想。
（字数1000左右）任何一门科学都是应一定的需要而产生的，断裂力学也是如此。
一提到断裂，人们自然而然地就会联想到各种工程断裂事故。
在断裂力学产生之前，人们根据材料力学强度条件来设计构件，其基本思想就是保证构件的工作应力不超过材料的许用应力，即σ≤[σ]～安全设计安全设计对确保构件安全工作也确实起到了重大的作用，至今也仍然是必不可少的。
这种传统的强度计算方法表达式简洁明了，使用方便，已经有一百多年的历史，它在过去的工程设计中发挥了重要的作用。
但是人们在长期的生产实践中，逐步认识到，在某些情况下，根据强度条件设计出的构件并不安全，断裂事故仍然不断发生，特别是高强度材料构件，焊接结构，处在低温或腐蚀环境中的结构等，断裂事故就更加频繁。
工程中一系列“低应力脆断”事故的发生，动摇了这种传统设计思想的安全感。
1950年美国北极星导弹发动机壳体试验时的爆炸破坏就是一例。
1938-1943年期间，像这样破坏的焊接桥梁有40座之多。
人们经过长期的观察研究发现，这些破坏事故具有共同的特点：一是破坏时工作应力水平大大低于材料的屈服应力；二是破坏均起源于构建内部的微小裂纹。
科学的进步总是为了解决关乎人类自身利益和幸福生活的问题。
在此基础之上，断裂力学应运而生。
目的是研究带裂纹体的强度以及裂纹扩展规律。
断裂力学这一固体力学的新分支就是二十世纪六十年代发展起来的一门边缘学科。
它不仅是材料力学的发展与充实,而且它还涉及金属物理学、冶金学、材料科学、计算数学等等学科内容。
断裂力学的创立对航天航空、军工等现代科学技术部门都产生了重大影响。
随着科学技术的发展,断裂力学这门新的学科在生产实践中得到越来越广泛的应用。
以此同时,断裂力学这门年轻的学科也得到不断地发展和充实。
经过八周的学习，我只是对断裂力学有了感性的认识和了解，如若想深究，往后还得下很大的功夫。
断裂力学总结
失稳扩展
可以止裂
若材料的表面自由能是常数，则有：
失稳扩展
可以止裂
第二章应力பைடு நூலகம்度因子
2.1裂纹的几种基本型
断裂发生时在裂纹端点要释放出多余的能量，因此，裂端区的应力场和应变场必然与此裂端的能量释放率有关。若裂端应力应变场的强度足够大，断裂即可发生，反之则不发生。
图4-2
等于 时，则 ，当 时， 趋近于 值，得 ；当 时， 得： ，最后得到 。
4.2裂纹张开位移CTOD及J积分
裂纹张开位移是指一个理想裂纹受载荷时，其裂纹表面间的距离。对I型裂纹来说，线弹性断裂力学给出 。若用Irwin塑性区修正，真正裂纹长度被有效裂纹长度所取代，此时原点移动到有效裂纹的端点，以 代替 ， 代替 ，可得小范围屈服修正时 ，利用能量释放率 与 的关系有：
考虑带有裂纹的弹性体，在拉伸载荷作用下，若裂纹仍然维持静止，则此弹性体所储存的总应变能 要比在没有裂纹时所储存的总应变能 大，两者之差用 表示。由于没裂纹时的总应变能 与裂纹长度无关，故有：
1.2能量平衡理论的应用
按照热力学的能量守恒定律，在单位时间内，外界对于系统所做功的改变量，应等于系统储存应变能的该变量，加上动能的改变量，再加上不可恢复消耗能地改变量。假设 为外界对系统所做的功， 为系统储存的应变能， 为裂纹总面积， 为表面能，则断裂发生的临界条件为： 此式为带裂纹物体的断裂判据。按照线性弹性力学的原理，在外力拉伸下，因裂纹扩展而引起的功的变化量 ，将等于两倍的总应变能的变量 ，因此能量释放率在给定外力拉伸的情形下，有：
现以I型单边裂纹为例，来说明柔度法的原理。一块很长的矩形板，如图3-3，
弹塑性断裂力学结课报告汇总
弹塑性断裂力学在本文总共分四部分，第一部分断裂力学习题，第二部分为断裂力学在岩石方面的研究及应用，第三部分为断裂力学的学习总结，第四部分为个人总结及建议。
一、断裂力学习题1、某一合金构件，在275℃回火时，01780MPa σ=，52k K =600℃回火时，01500MPa σ=，100Ic K =，应力强度因子的表达式为1.1I K =裂纹长度a=2mm ，工作应力为00.5σσ=。
试按断裂力学的观点评价两种情况下构件的安全性。
（《断裂力学》 徐振兴 湖南大学出版社 P7）解：由断裂失稳判据K<错误!未找到引用源。
c ，临界条件K=错误!未找到引用源。
c 且a=2mm ，工作应力0=0.5σσ错误!未找到引用源。
，1.1I K =在275℃回火时，152Ic K =，得111.117800.577.6I Ic K K =⨯⨯=>在600℃回火时，2100Ic K =221.115000.565.4I Ic K K =⨯⨯=<由断裂准则可知，在275℃时K ＞错误!未找到引用源。
c ，即裂纹会发生失稳破坏；在600℃回火时K<错误!未找到引用源。
K c ，即裂纹不会发生失稳破坏。
2、有一长50cm 、宽25cm 的钢板，中央有长度2a =6cm 的穿透裂纹。
已知材料的K Ic ys δ=950MPa 。
试求裂纹起裂扩展时的应力。
（《工程断裂力学》 郦正能 北京航空航天大学出版社 P51）解：（1）不考虑塑性区修正，但考虑有限宽度修正()121 sec 0.03 sec 0.25 0.307 1.036a K W παπσσ⎫=⎪⎭⨯⎫=⎪⎭=⨯⨯()c c 95 299I b K MPa σ===令 K 得（2）考虑塑性区修正及有限宽度修正()12F=seca W πα⎛⎫⎪⎝⎭，当α=3cm 时，F =1.036此值很小，当α略有增加时（例如考虑塑性的影响）F 变化极小，故可认为F 为常数，可应用式（2.102）解K I ，得K I =296MPa从上面的计算结果，考虑塑性区修正以后，断裂应力并没有很大变化，只降低约1%。
材料力学中的断裂力学分析方法研究
材料力学中的断裂力学分析方法研究引言：断裂力学是材料力学中的一个重要分支，研究材料在受力作用下的破裂行为和断裂过程。
在工程实践和科学研究中，了解材料的断裂行为对于设计和改进工程结构具有重要意义。
本文将介绍材料力学中的断裂力学分析方法，包括线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学和断裂力学的数值模拟方法。
一、线弹性断裂力学线弹性断裂力学是材料力学中最基本的断裂理论，适用于强度高、韧性差的材料。
线弹性断裂力学的基本原理是根据材料的线弹性性质，通过应力和应变的关系，计算出材料在受力作用下的应力强度因子。
应力强度因子是描述断裂过程中应力场的一种参数，可用于预测材料的断裂行为。
线弹性断裂力学的主要分析方法包括拉伸试验、根据裂纹尖端应力场求解应力强度因子、确定裂纹扩展方向的K-R曲线等。
二、弹塑性断裂力学当材料的强度和韧性较高时，线弹性断裂力学不能很好地描述材料的断裂行为。
此时，需要采用弹塑性断裂力学进行分析。
弹塑性断裂力学将材料的弹性和塑性行为结合起来，考虑材料在加载过程中的变形和断裂。
在弹塑性断裂力学中，应力强度因子的计算需要考虑材料的塑性缺口效应。
常见的弹塑性断裂力学分析方法包括J-积分法、能量法和应力强度因子法等。
三、断裂力学的数值模拟方法随着计算机技术的发展，断裂力学的数值模拟方法得到了广泛应用。
数值模拟方法能够更准确地描述材料的断裂行为，包括裂纹的扩展路径、失效载荷和断裂过程等。
常用的数值模拟方法有有限元法和离散元法。
有限元法以其广泛的适用性和高精度的计算结果而受到广泛关注。
在有限元法中，利用离散化的网格模型和连续介质力学理论，对材料的断裂过程进行模拟和分析。
离散元法则更适用于颗粒状材料或颗粒之间存在断裂的材料。
四、断裂力学在工程中的应用断裂力学在工程中有着广泛的应用。
通过对材料的断裂行为进行准确的分析和预测，可以为工程结构的设计和改进提供重要的依据。
例如，在航空航天工程中，断裂力学能够用于预测飞机机体的疲劳破坏和碰撞破坏情况；在汽车工程中，断裂力学可以帮助改进车辆的安全性能和减少事故发生的风险；在材料工程中，断裂力学可以用于评估材料的强度和韧性，优化材料生产工艺。
断裂力学雪心心得
在以往我们所学的力学知识中，通常的设计思想是把材料视为无缺陷的均匀连续体，而现今工程实际中的构件或材料都不可避免地存在着缺陷和裂纹，因而实际构件或材料的强度大大低于理想模型的强度。
比如我们在课堂上所看的关于美国哥伦比亚号航天飞机的失事事件，就是由于材料出现缺陷酿成的后果，在传统设计思想中这是容易忽略的一条。
断裂力学则是从构件或材料内部存在缺陷或裂纹这一基础事实出发，恰恰弥补了传统设计思想这一严重的不足。
断裂力学是以变形体为基础，研究含缺陷或裂纹材料和结构的抗断裂性能，以及在各种工作环境下裂纹的平衡、扩展、失稳以及止裂规律的一门学科。
断裂力学在许多领域中解决了大量的生产实际问题，特别是解决了抗断设计、合理选材、适当的热处理制度和加工工艺、预测构件的疲劳寿命、制定合理的质量检测制度和验收标准以及防止断裂事故等方面的问题。
可谓是十分重要的一门学科。
弹性力学的任务是：研究裂纹体的引应力场、应变场与位移场，寻找控制材料开裂的物理参量。
研究材料抵抗裂纹扩展的能力——韧性指标的变化规律，确定其数值与测定方法。
建立裂纹扩展的临界条件——断裂准则。
含裂纹的各种几何构件在不同载荷作用下，控制材料开裂的物理参量的计算。
弹性力学的研究方法是：假设裂纹已经存在，从弹性力学或弹塑性力学的基本方程出发，把裂纹当做边界条件，考察裂纹顶端的应力场、应变场和位移场，设法建立这些场与控制断裂的物理参量的关系和裂纹尖端附近的局部断裂条件。
根据裂纹受力情况，可分为三种基本类型：张开型、划开型、撕开型。
影响断裂力学的因素主要有两个：载荷大小和裂纹长度。
在考虑一条宏观裂纹的构件时，随着使用时间和次数的增加，裂纹会愈来愈长。
在工作载荷较高时，比较短的裂纹就有可能发生断裂，在工作载荷较低时，比较长的裂纹才会带来危险。
这表明表征裂端区应力变场强度的参量与载荷大小和裂纹长短有关，甚至可能与构建的几何形状有关。
线弹性断裂力学研究的对象是线弹性裂纹固体，认为裂纹体内各点的应力和应变的关系都是线性的。
ABAQUS中的断裂力学及裂纹分析总结
也许要暂别simwe一段时间了，在论坛获益良多，作为回报把自己这段时间在ABAQUS断裂方面的一些断断续续的心得整理如下，希望对打算研究断裂的新手有一点帮助，大牛请直接跳过。
本贴所有内容均为原创，转贴请注明，谢谢。
引言：我们知道从1914年Ingless和1921年Griffith提出断裂力学开始，一直到60年代都停留在线弹性断裂力学(LEFM)的层次。
后来由於发现在裂纹尖端进入塑性区后用LEF仍然无法解决stress singularity的问题。
1960年由Barenblatt 和Dugdale率先提出了nonlinear/plastic fracture mechnics的概念，在裂纹前端引入了plastic zone,这也就是我们现在用的cohesive fracture mechnics的前身。
当时这个概念还没引起学术界的轰动。
直到1966年Rice发现J-integral及随后发现在LEFM中J-integral是等于energy release rate的关系。
随后在工程中发现了越来越多的LEFM无法解释的问题。
cohesive fracture mechnics开始引起更多的关注。
在研究以混凝土为代表的quassi-brittle material时，cohesive fracture mechnics提供了非常好的结果，所以在70年代到90年代，cohesive fracture mechnics被大量应用于混凝土研究中。
目前比较常用的方法主要是fictitious crack approach和effective-elastic crack approach或是称为equivalent-elastic crack approach. 其中fictitious crack approach只考虑了Dugdale-Barenblatt energymechanism而effective-elastic crack approach只考虑了基於LEFM的Griffith-Irwinenergy dissipation mechanism，但作了一些修正。
工程断裂力学小结
工程断裂力学小结工程断裂力学课程报告工程断裂力学是一门广泛应用于宇航、航空、海洋、兵器、机械、化工和地质等领域方面的学科。
主要致力于研究以下五个方面的问题:1 、多少的裂纹和缺陷是允许存在的,2 、用什么判据来判断断裂发生的时机,3 、机械结构的寿命如何估算,如何进行裂纹扩展率的测试及研究影响裂纹扩展率的因素。
4、如何在既安全又能避免不必要的停产损失的情况下安排探伤检测周期。
5、如检查时发现了裂纹又如何处理, 这些问题的解决将可以从设计、制造、安装和使用等的角度建立评定带缺陷或裂纹运行的机械结构安全性的标准，从而有效防止断裂事故的发生，在为保障人民生命财产安全方面和经济建设方面发挥极大的作用。
工程断裂力学的发展迄今为止大致经历过以下阶段，首先1 920年--1 949 年间主要以能量方法求解，其中最有影响的是英国科学家Griffith 提出的能量断裂理论以及据此建立的断裂判据。
而后从1957 年开始是线弹性断裂理论阶段，提出了应力强度因子概念及相应的判断依据。
到1961 年--1968 年间是弹塑性理论阶段，其中以1961年的裂纹尖端位移断裂判据和1968年Rice提出的J积分最为著名。
而1978 年又出现了损伤力学。
下面我们对本学期学科的基本概念和几种断裂判断依据加以总结。
在能量断裂理论当中以研究Griffith 裂纹问题和矩形平板的单边裂纹问题为代表。
以G表示形成单位长度裂纹时平板每单位面积所释放出的能量，以表示每,s形成单位裂纹面积所需的能量。
Griffith 断裂判据即为G=2表明当G>2裂纹,,ss会扩大;G=2处于临界状态;G<2裂纹不扩大。
其中G代表驱动力而2代表阻,,,sss力。
这个判据中含有两个需要解决的问题。
(1) G如何计算(2 )2如何测定。
而根,s1,U据能量守恒定律与能量释放率的定义，可以测得单边裂纹时，对称中心G,Ba,1,U裂纹为，其中U代表的弹性体储存的总应变能。
断裂力学要点
金属的断裂
（1）金属断裂的分类 韧性断裂—剪切断裂和微孔聚集断裂（韧窝断裂） 脆性断裂—沿晶断裂和解理断裂、准解理断裂 （2）断裂的机制 解理断裂—zener&stroh模型（位错塞积导致的应力集中不能 被塑性变形所松弛）、cottrell位错反应模型（可动位错反 应生成固定位错在晶界、挛晶界形成裂纹） 沿晶断裂—晶界上连续或者不连续的脆性第二相、夹杂物或 者杂质元素在晶界的偏聚引起 剪切断裂—金属在切应力下沿滑移面分离 微孔聚集断裂—第二相粒子或者夹杂物与位错的交互作用导 致微孔的形成、长大、连接聚合
断裂的力学条件
（1）从能量守恒的角度，可得出裂纹失稳扩展的临界条件 1 平面应力条件下： 2E ( s p ) ） 2E（ s p 2 ac c 2 a 1 2E（ s p ) 2E ( s p ) 2 ac c 平面应变条件下： 2 2 2 （ （ 1 ） 1 - ）a （2）用LEFM计算脆性材料裂尖的应力，可知一点的应力大 小由应力强度因子所K决定。因此可用应力强度因子K值作 为裂纹失稳扩展的力学判据，进而提出断裂韧度Kic或Kc的 概念，并用来表征材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
小裂纹的萌生和扩展
裂纹核的生成，之后逐渐形成微裂纹、小裂纹、大裂纹， 因此疲劳断裂可分为四个阶段。 （1）裂纹成核阶段 裂纹成核，必然存在裂纹源。 裂纹源包括a、金属挤入和挤出形成的滑移带、挛晶界和晶界 b、夹杂物和第二相 （2）微观裂纹扩展阶段 （3）宏观裂纹扩展阶段 （4）最后断裂阶段
小裂纹的扩展特性
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2s
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断裂力学结课论文2
断裂力学结课论文断裂力学是为解决机械结构断裂问题而发展起来的力学分支，它将力学、物理学、材料学以及数学、工程科学紧密结合，是一门涉及多学科专业的力学专业课程。
本课程中主要介绍了断裂的工程问题、能量守恒与断裂判据、应力强度因子、线弹性和弹塑性断裂力学基本理论、裂纹扩展、J 积分以及断裂问题的有限元方法等内容。
一、断裂的基本概念1. 断裂力学的产生和发展断裂是构件破坏的重要形式之一，影响材料断裂的因素很多，如构件的形状及尺寸，载荷的特征与分布，构件材料本身的状态及应用的环境如温度、腐蚀介质等，当然更重要的还有材料本身的强度水平。
为了防止构件的断裂或变形失效，传统的安全设计思想主要立足于外加载荷与使用材料的强度级别的选用，根据常规的强度理论，只要构件服役应力与材料的强度满足1max2b s n n σσσ⎧⎪⎪=⎨⎪⎪⎩ (6- 1)则认为使用是安全的。
其中σmax 为构建所承受的最大应力；σb ，σs 分别为材料的强度极限和屈服强度，1n 1与2n 分别为按强度极限与按屈服强度取用的安全系数。
安全系数是一个大于1的数，其含义为扣除了材料中对强度有影响的诸因素对强度可能造成的损害作用，应当说这种考虑问题的出发点是合理的，也应当是行之有效的，因而多年来这种设计思想在工程设计中发挥了重要作用，而且还会继续发挥其重要作用。
断裂力学的理论最早由Griffith 与20年代提出。
Griffith 在断裂物理方面有相当大的贡献，其中最大的贡献要算提出了能量释放(energy release)的观点，以及根据这个观点而建立的断裂判据。
根据Griffith 观点而发展起来的弹性能释放理论在现代断裂力学中仍占有相当重要的地位 。
根据Griffith 能量释放观点，在裂纹扩展的过程中，能量在裂端区释放出来，此释放出来的能量将用来形成新的裂纹面积。
定义裂纹尖端的能量释放率(energy release rate)如下∶能量释放率是指裂纹由某一端点向前扩展一个单位长度时，平板每单位厚度所释放出来的能量。
断裂力学报告
目录一、断裂力学的基本概念 (2)Griffith断裂判据 (2)能量平衡理论 (3)应力强度因子··········错误!未定义书签。
裂纹问题的三种基本类型··········错误!未定义书签。
利用应力强度因子提出的断裂判据 (4)J积分 (5)J积分简介 (5)J积分断裂判据 (5)J积分的物理意义 (6)二、冻土断裂力学在挡墙基础稳定性分析中的应用 (6)冻土断裂力学判据 (6)挡墙基础强度和稳定性分析 (6)三、个人小结 (8)参考文献： (8)断裂力学G、K、J断裂判据及其应用通过对断裂力学的学习，我们知道断裂力学作为一门新兴的学科，由于生产实践、工程设计等方面的需要，已成为固体力学的一个重要组成部分。
目前断裂力学已广泛应用于宇航与航空工程、化学工程、机械工程、核能工程、造船等各个部门。
近年来，对岩石这类地质材料的破坏过程与机理的研究也应用了断裂力学的方法和理论，可见断裂力学的发生与发展也是以生产与工程实践的需要为动力的。
在本文总共分两部分，一部分为断裂力学的基本概念，一部分为一断裂力学的实例。
一、 断裂力学的基本概念1.1 Griffith 断裂判据我们知道研究断裂的目的主要是防止构件断裂，这个任务长期以来人们已经积累了丰富的经验，建立了许多强度理论条件:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧→→→=≤在交变应力作用下对塑形材料对脆性材料nn n r ss bb σσσσσ][ 式中：→σ根据外载计算的工作应力；→][σ许用应力；b σ、s σ、→r σ由实验得到的不同材料的极限强度、屈服极限、持久极限； b n 、s n 、→r n 对应于b σ、s σ、r σ的安全系数；但是对于有裂纹的物体上述强度理论已经不再适用，为此本世纪二十年代英国著名的科学家Griffith ，提出了能量释放(energy release)的观点，以及根据这个观点而建立的断裂判据。
断裂力学小结报告
断裂力学小结报告一 前语断裂力学是一门应用线弹性和弹塑性力学，研究带裂纹的结构或部件在外部及内部因素作用下，裂纹再萌生、扩展直至断裂的条件和规律，并研究部件材料抗裂纹扩展、抗断裂能力，做出部件安全性和寿命估算的学科。
它在航空、航天、交通运输、化工、机械、材料、能源等工程领域有着广泛应用。
断裂力学的任务是：求得各类材料的断裂韧度；确定物体在给定外力作用下是否发生断裂，即建立断裂准则；研究载荷作用过程中裂纹扩展规律；研究在腐蚀环境和应力同时作用下物体的断裂（即应力腐蚀）问题等。
二 断裂力学的研究内容及核心概念⑴ 断裂力学研究的内容：① 按工程的需要可以概括为1、裂纹的起裂条件。
2、裂纹在外部载荷和（或）其他因素作用下的扩展过程。
3、裂纹扩展到什么程度物体会发生断裂。
4、含裂纹结构在什么条件下破坏。
5、临界裂纹长度。
② 按材料的应力过程分为1、线弹性断裂力学。
2、弹塑性断裂力学。
3、断裂动力学。
⑵ 断裂力学的核心概念：① 材料的脆性、韧性。
在材料力学中通常以光滑试样的拉伸试验的结果把固体材料分为脆性和韧性，脆性材料是指材料直到拉断前，不发生塑性变形或仅有微小的塑性变形，如玻璃，陶瓷等；而韧性材料在拉断前要发生可观的塑性变形，如多数金属。
正是由于材料的脆性与韧性的区别，才导致了线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学的分类。
② 线弹性断裂力学。
对于完全脆性的材料和和裂纹尖端的塑性区尺寸小于裂纹的长度（小范围屈服）的多数金属材料，采用线弹性理论或修正后的理论能很好很快的描述，并且与实际和相符，所以发展迅速，比较成熟。
③ 能量平衡理论。
对于脆性材料，裂纹尖端的能量释放率G ∶能量释放率是指裂纹由某一端点向前扩展一个单位长度时，平板每单位厚度所释放出来的能量，若试样厚度为B ，裂纹长度用a 表示，则裂纹扩展面积为A=Ba ，则a u B A u G I ∂∂-=∂∂-=1。
表面自由能γs ：材料每形成单位裂纹面积所需的能量，其量纲与能量释放率相同。
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断裂力学学习报告姓名：zx 学号：xxxxxxxx一、绪论（1）传统强度理论是在假定材料无缺陷、无裂纹的情况下建立起来的，认为只要满足r []σσ≤，材料将处于安全状态。
其中：[]σ——用安全系数除失效应力得到的许用应力;r σ——为相当应力，它是三个主力学按照一定顺序组合而成的，按照从第一强度理论到第四强度强度理论的顺序，相应的应力分别为1121233134()r r r r σσσσμσσσσσσ==-+=-=但是许多事实表明，材料受应力远小于设计应力，材料仍然被破坏。
使许多力学工作者迷惑不解，于是投入对其研究，最终发现所有材料并不是理想的，材料中含有大大小小、种类各异的裂纹，于是产生了对裂纹地研究。
断裂力学从客观存在裂纹出发，把构件看成连续和和间断的统一体，从而形成了这门新兴的强度学科。
（2）断裂力学的任务是：1. 研究裂纹体的应力场、应变场与位移场，，寻找控制材料开裂的物理参量;2. 研究材料抵抗裂纹扩展的能力——韧性指标的变化规律，确定其数值与及测定方法;3. 建立裂纹扩展的临界条件——断裂准则;4. 含裂纹的各种几何构件在不同荷载作用下，控制材料开裂的物理参量的计算。
（3）断裂力学的研究方法是：假设裂纹已经存在，从弹性力学或弹塑性力学的基本方程出发，把裂纹当作边界条件，考察裂纹顶端的应力场、应变场和位移场，设法建立这些场与控制断裂的物理参量的关系和裂纹尖端附近的局部断裂条件。
（4）断裂力学的几个基本概念：根据裂纹受力情况，裂纹可以分为三种基本类型：1. 张开型(I 型)裂纹受垂直于裂纹面的拉应力作用,裂纹上下两表面相对张开,如上图a 所示;2. 滑开型(II 型),又称平面内剪切型裂纹受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘OO ’的剪应力作用,裂纹上下两表面沿x 轴相对滑开,如上图b 所示;3. 撕开型(III 型),又称出平面剪切型或反平面剪切型裂纹受既平行于裂纹面又平行于裂纹前缘的剪应力作用,裂纹上下两表面沿z 轴相对错开,如上图c 所示.上述三种裂纹中I 型最为危险.而我们主要也是研究I 型裂纹,因为只要确定了I 型裂纹是安全的,则其它两种裂纹也是安全的。
二、线弹性断裂力学线弹性断裂力学认为，材料和构件在断裂以前基本上处于弹性范围内，可以把物体视为带有裂纹的弹性体。
研究裂纹扩展有两种观点：一种是能量观点，认为如果当裂扩展一增量，使得释放的弹性能多于产生新裂纹表面所需要的能量则发生裂纹的失稳扩展，如Griffith 理论；一种是应力场强度的观点，认为裂纹扩展的临界状态是裂纹尖端的应力场强度达到材料的临界值，如Irwin 理论。
（一） 应力强度因子理论（1）应力强度因子把物体断裂归结为带裂纹物体的线弹性力学分析。
解弹性力学平面问题，选取应力函数U(x,y)使其满足双调和方程 220U ∇∇=。
解此方程可以得到相应的应力场和位移场，三种类型裂纹尖端的应力场与位移场公式有相似之处，可以写成如下的形式：()()σƒ()N N ij ij θ=()()()N N i Ni u K θ= 式中σij （i,j=1,2,3）为应力分量，i u 为位移分量，N=I,II,III 为裂纹的类型，()ij f θ和()i g θ是应力参量与N K 成正比，在同一变形状态下，不论其它条件怎么不同，只要N K 相同，则裂纹尖端的应力场强度就完全相同了。
所以N K 反映了裂纹尖端附近的的应力场强度，称为应力强度因子。
由于N K 是由远场边界条件确定，所以一般来说与受载的方式、大小，裂纹长度及裂纹体的开关有关，有时还与材料的弹性性能有关。
K 的一般形式为：K Y =σ为裂纹位置上按无裂纹计算的应力，称为名义应力;a 为裂纹尺寸;Y 为开关参数。
（2）应力强度因子准则(K 准则)裂纹失稳扩展的临界条件是：I c K K =cK 称为材料的断裂韧性指标，也称临界应力强度因子，由实验确定。
（二）能量准则(G 准则) Griffith 理论能量平衡的观点，考察裂纹扩展过程的能量的转化，从而得到表征裂纹扩展时能量变化的参数——能量释放率G 。
材料内部含有裂纹对材料强度有多大影响呢?早在20年代格里菲斯(Griffith)首先研究了含裂纹的玻璃强度，并得出断裂能量的关系：2IC G γ= IC G ：临界能量释放率 I G A ∂∏=-∂ I G ：为裂纹尖端能量释放率，∏为系统位能。
若I IC G G <，裂纹不扩展 若I IC G G =，裂纹可能扩展 若I IC G G >，裂纹一定扩展 其中I IC G G =时裂纹是扩展还是不扩展，则要看裂纹扩展一微小面积后，G 是增加了还是减小了既：0G A ∂>∂，为失稳扩展。
0G A ∂<∂，稳定扩展这就是格里菲斯(Griffith)断裂判据。
（三）应力强度因子与能量释放率的关系应力强度因子的特点是其应力强度因子便于计算，而能量释放率的优点是其物理意义清楚。
应力强度因子与能量准则是从两种不同观点建立起来的准则，它们之间有一定的联系。
假设裂纹沿其沿长线扩展时，计算裂纹尖端应力松弛的功，可求得能量释放率的关系。
此方法的优点是物理意义清楚。
对于I 型裂纹：22(1)I I K G E υ=- 平面应变状态2I K G E =I 平面应力状态对于III 型裂纹：2(1)III III K G E υ=+而对于II 型裂纹研究其两者的关系是无意义的。
因为II 型裂纹扩展的真实方向并非沿其裂纹延长线方向，而是沿其与裂纹延长线成64~70度的方向扩展的。
所以按沿其延长线方向扩展求得的两者关系没有现实的意义。
G 准则与K 准则并不是总是等效的。
对于平面问题和反平面问题，裂纹的前缘是一条沿厚度方向的直线，裂纹前缘上各点的K 值相同，随着外荷载的增加同时到达IC K ，此时G 准则和K 准则是等效的。
但三维裂纹问题，沿裂纹前缘各点的K 值一般不等，且K 与G 无简单的关系。
相对而言，K 准则偏于安全，实际应用中，用K 准则比较安全。
三、混合型裂纹的脆性断裂在实际工程问题中，由于荷载分布不对称，裂纹方位不对称等原因，裂纹常常处于,,I II III K K K 均不为0或者其中一个为0，另两个不为0的混合变形情况，处于混合变形状态的裂纹被称为混合型裂纹。
实验表明混合型裂纹一般不沿原裂纹面的方向扩展，因而对于混合型裂纹除了需要确定裂纹初始扩展的临界参数（即开裂准则）外，还必须首先确定裂纹的初始扩展方向，即开裂角。
当前最常用的混合型裂纹脆断理论有：最大拉应力理论，最大能量释放率理论和应变能密度理论（还有争议）。
（一）最大拉应力理论假设：（1） 裂纹沿最大周向拉应力max (σ)θ的方向0θ开裂。
（2） 当此方向的周向应力达临界值时，裂纹开始失稳扩展。
（二）最大能量释放率理论用能量释放率的概念研究混合裂纹问题的基本思想与适用于纯I 型裂纹扩展的Griffith 能量理论的基本思想是相同的，即裂纹的虚拟扩展，引起总热能的释放，当释放的能量等于形成新裂纹面所需的能量时，裂纹就起裂。
这两者的主要区别是，Griffith 能量理论中裂纹沿其延长线方向开裂，而在混合裂纹中则不然，除了 I 型和III 型混合裂纹仍沿其沿长线方向 扩展时，其余类型的裂纹一般不沿延长线方向扩展。
可以这样理解能量释放率理论：形成新的裂纹表面要牺牲应变能。
（三）应变能密度理论（有待验证）1、应变能密度因子222111222332I I II II III S a K a K K a K a K =+++，11122233,,,a a a a 是关于角度θ的函数且与材料的弹性常数有关。
S 称为应变能密度因子。
2、S 准则（1）裂纹沿最大势能密度方向扩展，或表述为裂纹沿最小应变能密度因子方向扩展，即按以下条件：220,0S S θθ∂∂=>∂∂ 来确定开裂角0θ。
（2）当应变能密度因子小于最小值min S 达到临界值e S 时，裂纹失稳扩展，即： min 0()e S S S θ==e S 是材料常数，标志材料抵抗裂纹扩展的能力。
与材料力学中的第一强度理论与第四强度理论的观点相似。
最大拉应力理论认为只要一个应力分量达到最大值，构件就发生破坏，从原则上讲，当其它应力分量也与这个应力分量差不多大时，这个理论的断裂准则显然不能得到准确的结论。
应变能密度理论就没有这种片面性，它已经用于多种混合型裂纹问题，如各向异性体中的裂纹、多层组合材料的破坏、裂纹体的振动与碰撞等。
四、弹塑性断裂力学线弹性断裂力学是是假定裂纹体是理想线弹性体，事实上由于裂纹尖端应力高度集中，在其附近必然存在塑性区，塑性区与裂纹尺寸相比较小时，经过适当的修正弹性断裂理论仍可以使用，但当塑性区尺寸已经达到与裂纹相同量级的时候，裂纹扩展主要受塑性区范围控制，这时必须充分考虑裂纹体的弹塑性行为，研究裂纹体在弹塑性情况下的扩展规律和断裂准则。
弹塑性在裂纹发生起始扩展后还要经过亚临界扩展，达到一定的长度后才发生失稳扩展而破坏。
因而，弹塑性断裂准则相应的分为两类。
第一类准则以裂纹起裂为依据，如COD 准则，J 积分准则;第二类准则以 失稳为根据，如R 阻力曲线准则、非线性能量释放率准则等。
（一）COD 理论Wells 于1965年提出以裂纹尖端张开位移（COD ）作为表征断裂的物理参量，建立了裂纹在塑性条件下的断裂准则。
COD 准则陈述如下：当裂纹张开位移δ达到临界值C δ时，裂纹将要开裂，即C δδ=时开裂，裂纹张开位移是裂纹体受载后，在原裂纹的尖端沿垂直裂纹方向所产生的位移用δ表示，如上图所示式中δ可用实验侧出或计算得到，张开临界位移值C δ由实验测定。
它是材料弹塑性断裂韧性的指标，是材料常数，与温度有关。
（二）J 积分J 积分于1968年由赖斯（J ．R ．Rice ）提出。
该理论可以定量地描述裂纹体的应力应变场的强度，定义明确，有严格的理论依据。
它反映裂纹顶端由于大范围屈服而产生的应力、应变集中程度。
J 积分的定义是：()U J Wdy T ds x Γ∂=-⋅∂⎰ 式中：W---板的应变能密度;T ---作用在积分回路Γ弧元ds 上的外力矢量;U ---回路Γ上的位移矢量;作用在Γ上的力的分量为：i ij jT n σ=⋅ （i,j=1,2） 其中j n 是弧元法线的方向余弦，ij σ是应力张量。
J 积分是应力大小的度量，类似于K 的参量，物理上和能量释放率是一致的。
J 积分有以下各性质：（1）J 积分与路径无关，有守恒性。
（2）J 积分能决定裂纹顶端弹塑性应力应变场。
（3）J 积分与形变功功率有如下关系：∇∂∂-=)(1a U B J ，式中B ——试件厚度，U ——试件的形变功，∇——给定位称。