零件结构构件的弯曲拉伸变形样品分析光学显微镜
机器、车辆和结构设计者要求产品的性能和成本必须达到可接受的水
平，同时还要尽量保证其安全耐用。为保证产品的性能、安全性和耐用性
，必须避免其产生过量变形——机器、车辆和结构构件（零件）的弯曲、
扭转或拉伸变形。另外，还要完全避免或严格控制构件内部的裂纹，以使
其不再发展到完全断裂的程度。
材料变形和断裂方面的研究称为材料的力学行为。该领域的知识为避
免工程应用中上述形式的失效奠定了基础。本学科的一个方面是通过施加
载荷和变形对材料试样进行物理试验。一旦给定材料的力学行为可以通过
试验或对已发布的测试数据进行量化，就可以评价其在某种特定工程设计
中的成功性。
为了避免结构发生断裂，在设计中最需要关注的就是构件内的应力不
能超过材料的强度。这个强度就是造成变形或断裂失效的应力。通常需要
对导致失效的其他复杂性或特殊情况进行进一步的分析，如下面所述的情
况：①经常存在不止一个方向作用的应力，即应力状态是二维或三维的；
②实际构件内可能会存在缺陷甚至裂纹，这些都必须加以特别考虑；③应
力可能会作用很长一段时间；④应力可能会反复地加载和卸载，或者应力
的方向会反复地出现变化。
我们将对材料失效的各种形式加以定义并简要地进行讨论，并且将讨
沦材料力学行为与工程设计、新技术和经济之间的关系。
材料的失效形式
变形失效是指构件的物理尺寸或形状发生变化，并足以导致其功能丧
失或削弱。当裂纹扩展到将一个构件分割成两块或多块的程度时称为断裂
。腐蚀是因为化学作用而造成的材料损失。磨损是指由于两个相互接触的
固体表面之间发生擦伤或黏附而导致的表面材料缺失。如果这种磨损是由
流体（气体或液体）造成的，则称为侵蚀，尤其易发生在流体中含有硬质
颗粒的情况下。虽然腐蚀和磨损也非常重要，
