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title: "断裂力学，从 Griffith 能量平衡到裂纹分叉"
description: "从裂纹为什么要靠能量扩展、何时失控，到相场模型怎样让裂纹生长、快裂纹为什么分叉。八章课程，配例题与三个实验。"
canonical_url: "https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/"
language: "zh-CN"
page_type: "story"
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  en: "https://sandboxphysics.com/stories/fracture-mechanics/"
last_modified: "2026-10-29"
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[断裂力学 · 边学边做实验](https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/)

从一个缺口，走到裂纹分叉

# 断裂力学，从 Griffith 能量平衡到裂纹分叉

一道细划痕就能让玻璃棒在远低于原子键强度的应力下断裂，因为只要放出的能量够付新表面的代价，裂纹就会扩展。从这个平衡出发，再看裂纹怎样稳定扩展、怎样失控、怎样自己选路，跑得够快时又怎样一分为二。

Sandbox Physics · 2026-10-29

尖锐裂纹 · 第一至四章

## 裂纹什么时候能扩展

把放出的弹性能和新表面的代价放在一起比较，从柔度曲线把它测出来，判断扩展是否受控，再从裂尖附近的应力读出同一个判据。

[从能量平衡开始 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/why-cracks-need-energy/)

把裂纹写成场 · 第五至八章

## 裂纹怎样自己选路

用损伤带代替尖锐裂纹，预测缺口何时起裂并加以检验，再跟着快裂纹走进分叉和无序。

[从损伤带开始 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/crack-as-a-damage-band/)

## 八章课程，配着例题与实验读

1. [01 L1 裂纹为什么要靠能量才能扩展 一根划了道痕的玻璃棒，为什么在远低于原子键强度的应力下就断了？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/why-cracks-need-energy/)
2. [02 L2 从柔度曲线求能量释放率 一条载荷—位移记录，怎样告诉你裂纹扩展时放出了多少能量？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/energy-release-from-compliance/)
3. [03 L2 扩展中的裂纹什么时候不会失控 同一条裂纹，为什么在一种试验里一点点往前挪，在另一种试验里却一下子穿透试样？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/stable-and-unstable-cracks/)
4. [04 L2 裂尖附近的应力与应力强度因子 尖锐裂尖处的应力是无穷大，那用哪个数判断裂纹离扩展还有多远？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/stress-near-the-crack-tip/)
5. [05 L3 把裂纹写成一条窄窄的损伤带 不给裂尖规定走向，计算机怎样让裂纹自己选路？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/crack-as-a-damage-band/)
6. [06 L3 先预测缺口何时起裂，再检验这个预测 单独算出的尖锐裂纹能量释放率，能不能预测相场模型里的缺口何时起裂？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/predicting-notch-initiation/)
7. [07 L4 动态相场模型中的快裂纹与分叉 裂纹跑得够快时，为什么不再沿一条直线前进？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/fast-cracks-and-branching/)
8. [08 L4 冻结无序怎样让快裂纹的路径变粗糙 材料每一小块都略有差别，会把一条快裂纹从直线上推开多远？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/fracture-mechanics/disorder-and-rough-crack-paths/)

## 把实验开在章节旁边

尖锐裂纹、相场和快裂纹三个实验各用一套独立模型。比较图景和读数时，沿着各自导出的记录查看。

[让裂纹扩展，追踪外力做功的去向 ↗](https://sandboxphysics.com/zh/labs/griffith-crack-growth/) [看损伤带自己选路 ↗](https://sandboxphysics.com/zh/labs/phase-field-crack/) [驱动快裂纹，直到它摆动或分叉 ↗](https://sandboxphysics.com/zh/labs/dynamic-crack-branching/)