破壊力学

線形弾性破壊力学（脆性材料に適しています）では、変形のない破壊（不安定な亀裂伝播）が発生するまで、材料の挙動は線形弾性です。LEFMの古典的な特性値はK1Cであり、亀裂開放モード中1における臨界（C）応力拡大（ K）を表します。

材料の破損が延性である場合、つまり、亀裂先端の塑性変形で発生する場合は、降伏破壊力学の概念が適用されます。ここでは2つ定義されており、1つはき裂先端環境に蓄積されたエネルギーを介した特性値の決定です（J -積分概念）、もう1つは、き裂先端の拡張（CTOD”き裂先端開口変位”）によるものです。

• ASTM E399-09 - 金属材料の直線弾性ひずみ破壊靱性K1cの標準試験法
• ASTM E647 – 疲労き裂進展速度測定のための標準試験法 (da/dN)
• ASTM E1820-11 – 破壊靭性測定のための標準試験法 (金属)
• ISO 12135 - 準静的破壊靭性を決定するための統一された試験方法

コンポーネントまたはコンポーネント表面の生産における欠陥は、荷重下での亀裂の形成を促進するき裂核を表します。これらの欠陥は、き裂、つまり技術的に記録できる巨視的な材料の損傷に変わる可能性があります。 き裂発生段階と呼ばれます。

それに続くき裂伝播の段階では、き裂先端手前の応力拡大係数Kが臨界値を超え、コンポーネントが突然破損するまで、コンポーネントにき裂が続きます。

き裂は、単調あるいは周期的に負荷がかかったコンポーネントにおいて安定して（前臨界状態）または不安定に（臨界状態）伝播していきます。脆性材料の場合、臨界応力値K1C を指定でき、その決定はASTME399に記載されています。進展するき裂の応力拡大係数KがK1Cを下回ると、亀裂は安定して伝播し、荷重を取り除くといつでもき裂伝播は止まります。K1C値を超えると、不安定な亀裂成長が発生し、コンポーネントが突然破損します。

き裂進展曲線は3つのフェーズに区分けされます：

• フェーズ I：しきい値ΔK値
• Region II：疲労き裂進展 da/dN
• Region III：臨界応力拡大係数 K1C (破壊靭性)

破壊力学では、様々な形状の試験片が使用されます。形状は、規格と試験対象となる材料に応じて選択されます。規格化された試験片形状は、試験結果を比較できるように規格に記載されています。