零件結構構件的彎曲拉伸變形樣品分析光學顯微鏡
機器、車輛和結構設計者要求產品的性能和成本必須達到可接受的水
平，同時還要盡量保證其安全耐用。為保證產品的性能、安全性和耐用性
，必須避免其產生過量變形——機器、車輛和結構構件（零件）的彎曲、
扭轉或拉伸變形。另外，還要完全避免或嚴格控制構件內部的裂紋，以使
其不再發展到完全斷裂的程度。
材料變形和斷裂方面的研究稱為材料的力學行為。該領域的知識為避
免工程應用中上述形式的失效奠定了基礎。本學科的一個方面是通過施加
載荷和變形對材料試樣進行物理試驗。一旦給定材料的力學行為可以通過
試驗或對已發布的測試數據進行量化，就可以評價其在某種特定工程設計
中的成功性。
為了避免結構發生斷裂，在設計中最需要關注的就是構件內的應力不
能超過材料的強度。這個強度就是造成變形或斷裂失效的應力。通常需要
對導致失效的其他復雜性或特殊情況進行進一步的分析，如下面所述的情
況：①經常存在不止一個方向作用的應力，即應力狀態是二維或三維的；
②實際構件內可能會存在缺陷甚至裂紋，這些都必須加以特別考慮；③應
力可能會作用很長一段時間；④應力可能會反復地加載和卸載，或者應力
的方向會反復地出現變化。
我們將對材料失效的各種形式加以定義并簡要地進行討論，并且將討
淪材料力學行為與工程設計、新技術和經濟之間的關系。
材料的失效形式
變形失效是指構件的物理尺寸或形狀發生變化，并足以導致其功能喪
失或削弱。當裂紋擴展到將一個構件分割成兩塊或多塊的程度時稱為斷裂
。腐蝕是因為化學作用而造成的材料損失。磨損是指由于兩個相互接觸的
固體表面之間發生擦傷或黏附而導致的表面材料缺失。如果這種磨損是由
流體（氣體或液體）造成的，則稱為侵蝕，尤其易發生在流體中含有硬質
顆粒的情況下。雖然腐蝕和磨損也非常重要，
