1.概述

        傳統的強度理論將材料和結構考慮為沒有裂紋的完整體。通過計算結構在外載作用下的應力應變并采用一定的安全系數，以滿足工程需要。

        但實際材料和結構中可能存在裂紋（缺陷），尤其是對于高強度材料（如高強度合金鋼）或處在某些條件下（如含腐蝕介質的環境）的材料。

        此時，使用傳統的強度理論評估結構性能（結構損傷容限設計）已不合適。因此需要研究結構疲勞裂紋擴展規律及斷裂失效控制理論和方法，即斷裂力學。

2.分類

        根據裂紋尖端屈服區域大小不同，斷裂力學可分為線彈性斷裂力學與彈塑性斷裂力學。前者適用于裂紋尖端附近小范圍屈服的情況；而后者適用于裂紋尖端附近大范圍屈服的情況。

        應力在裂紋尖端有奇異性，因此引入應力強度因子（其在裂紋尖端為有限值），它控制裂紋尖端場附近的應力場和位移場。

        應力強度因子通常用于線彈性斷裂問題及小范圍屈服條件下裂紋擴展斷裂問題。對大范圍屈服條件下裂紋擴展斷裂問題，與之對應的可使用J積分來描述，線彈性情況下其與應力強度因子等價。

        對于不考慮裂紋（缺陷）的物體，當結構的應力水平超過其材料的屈服應力（通常作為彈性設計中的失效判據）時，認為結構發生失效；與之類似，對于考慮裂紋（缺陷）的物體，當裂紋尖端的應力強度因子達到一定臨界值（斷裂韌性）時，裂紋萌生；隨后發生穩定擴展；最后失穩擴展直至斷裂。

3.案例

        2022年1月18日，重慶市鵝公巖軌道橋（其主要供重慶軌道環線列車運行）一吊索叉耳螺桿發生斷裂。

       結合斷裂力學理論和螺桿失效斷面圖，該螺桿的失效過程可分為下列三個階段：

階段	可能原因
裂紋萌生階段	螺桿制造環節產生的難以避免的劃痕的等缺陷。
裂紋穩定擴展階段	列車運行引起的震蕩（疲勞）以及該螺桿應該存在過裝配問題。
裂紋失穩擴展階段	裂紋擴展到一定程度后，結構承載能力下降，裂紋發生失穩擴展并迅速失效。

4. 參考文獻

[1] 斷裂力學_百度百科 (baidu.com)

[2]陳傳堯. 疲勞與斷裂[J]. 華中科技大學出版社, 2002.

[3]重慶鵝公巖軌道大橋一根螺桿斷裂，橋梁專家：要做全面檢查_直擊現場_澎湃新聞-The Paper

[4]部分圖片來源網絡，感謝原作者。

[5]可能被參考到的其他資料，感謝原作者。