金屬材料的斷裂韌性、裂紋擴展速率和裂紋擴展的門檻值等力學性能指標已為廣大的力學測試、材料研究和金相專家所了解，并已在零部件的強度設計、新材料的研制、材料的應用研究、材料強度規(guī)律的試驗研究、熱處理工藝的選擇以及失效分析中得到了廣泛的應用。本文的目的，是圍繞斷裂韌性的“基本原理”和“工程應用”這兩個方面，為力學、材料和金相專家們提供更全面、更深入的內(nèi)容，以便在今后的試驗研究和工程應用中發(fā)揮更大的效益。

　　金屬材料的平面應變斷裂韌性KIC，是在斷裂力學這門學科形成后提煉出來的一個新型的力學性能指標。而早期斷裂力學的誕生則是研究防止脆性破壞的結(jié)果，因此，我們還得先談一點有關脆性破壞的情況。

　　脆性破壞是機械零件失效的重要方式之一。它是在零件受載過程中，在沒有產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形的情況下，突然發(fā)生的一種破壞。由于事先沒有明顯的跡象，所以脆性破壞的危險性很大。

　　防止零部件發(fā)生脆性破壞的傳統(tǒng)方法是：

　　①要求選用的材料具有一定的塑性指標δ和Ψ，并具有一定的沖擊韌性Ak值。這種選材方法完全是根據(jù)零部件的使用經(jīng)驗來定的，它既沒有充足的理論根據(jù)，又不能保證零部件工作的安全性。

　　②采用轉(zhuǎn)變溫度的方法，對材料的轉(zhuǎn)變溫度提出一定的要求。由于一次沖斷試驗，只考慮了應力集中和加大應變速率這兩個因素，還沒有考慮溫度降低對材料脆性破壞的影響。為此，設計了系列沖擊試驗，即在一系列不同溫度下進行沖擊試驗，得到Ak-T曲線和脆性斷口百分率-溫度T的曲線，由此確定脆性斷口轉(zhuǎn)變溫度。

　　盡管如此，上面兩種方法都還是經(jīng)驗性的，它們無法找到實驗室中的轉(zhuǎn)變溫度與實際零部件的轉(zhuǎn)變溫度之間的轉(zhuǎn)換關系。因此，按這種方法的設計和選材，要么很保守，要么照樣產(chǎn)生脆性破壞。

　　試驗研究表明，大量的低應力脆性破壞的發(fā)生，是和零件內(nèi)部存在宏觀缺陷有關的。這些缺陷有的是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，如在冶煉、鑄造、鍛造、熱處理和焊接中產(chǎn)生的夾雜、氣孔、疏松、白點、折疊、裂紋和未焊透等；有的是在使用過程中產(chǎn)生的，如疲勞裂紋、應力腐蝕裂紋和蠕變裂紋等。所有這些宏觀缺陷，在斷裂力學中都被假設(抽象化)為裂紋，在零部件承受外加載荷時，裂紋尖端產(chǎn)生應力集中。如果材料的塑性性能很好，它就能使裂紋尖端的集中應力得到充分的松弛，這就可能避免脆性開裂。但是．如果由于某些原因：或是材料的塑性性能很差；或是零件尺寸很大，約束了材料的變形；或是工作溫度的降低，使材料工作在轉(zhuǎn)變溫度以下；或是加載速率的提高，使材料塑性變形跟不上而呈脆性；或是腐蝕介質(zhì)或射線輻照的作用引起材料的脆化等等，就有可能使裂紋尖端產(chǎn)生脆性開裂，從而造成零件的脆性破壞。

　　當帶缺陷的物體受力時，研究其內(nèi)部缺陷——裂紋附件近應力應變場情況及其變化規(guī)律，研究裂紋開裂的條件，以及裂紋在交變載荷下的擴展規(guī)律等內(nèi)容，就形成了一門新的學科——斷裂力學。