疲劳模型
疲劳强度模型和S-N曲线
4、影响疲劳性能的若干因素 1）载荷形式 材料的疲劳极限随载荷形式的不同有下述 变化趋势： S（弯）>S（拉）>S（扭）
假定作用应力水平相同，拉压时高应力区 体积等于试件整个试验段的体积；弯曲情 形下的高应力区体积则要小得多。我们知 道疲劳破坏主要取决于作用应力的大小 （外因）和材料抵抗疲劳破坏的能力（内 因）二者，即疲劳破坏通常发生在高应力 区或材料缺陷处。假如图中的作用的循环 最大应力Smax相等，因为拉压循环时高应 力区域的材料体积较大，存在缺陷并由此 引发裂纹萌生的可能性也大。
一般趋势 当Sa给定时，R增大，平均应力Sm也增大。 循环载荷中的拉伸部分增大，这对于疲劳 裂纹的萌生和扩展都是不利的，将使得疲 劳寿命降低。 平均应力对S-N曲 线影响的一般趋势 如图所示。
平均应力Sm=0时的S-N曲线是基本S-N曲线。 当Sm>0，即拉伸平均应力作用时，S-N曲 线下移，表示同样应力幅作用下的寿命下 降，或者说在同样寿命下的疲劳强度降低， 对疲劳有不利的影响。Sm<0，即压缩平均 应力作用时，S-N曲线上移，表示同样应力 幅作用下的寿命增大，或者说在同样寿命 下的疲劳强度提高，压缩平均应力对疲劳 的影响是有利的。
lgN lgA p mlgS
其中m定值，lgA p表示存活率为p时的 lgA p
S1, N1 , S2 , N2 , N3 , S3 ,......,Sn , Nn m
lgA 正态分布 lgA p lgA u p lgA 标准差
Si , N i , m lgA i , n 个
S2 S2 S2 S2 N1 , NS2 , N , N N 2 3 4 …… i S3 S3 S3 N1 , NS3 2 , N3 , N 4
疲劳强度模型和S-N曲线
02
S-N曲线的基本概念
S-N曲线的定义
S-N曲线是描述材料或结构在循环载 荷作用下的疲劳性能的曲线，其中S 表示应力水平，N表示相应应力水平 下的疲劳寿命。
疲劳寿命是指材料或结构在某一应力 水平下发生疲劳断裂所需的循环次数 。
S-N曲线的绘制方法
通过疲劳试验获得不同应力水平下的疲劳寿命数据，以应力为横坐标，疲劳寿命 为纵坐标绘制曲线。
无法预测高周疲劳行为
S-N曲线主要适用于描述低周疲劳行为，对于高周疲劳行为（高应力水平下的疲劳）的预 测可能存在局限性。
未来研究方向与展望
发展多尺度疲劳强度模型
为了更准确地预测复杂应力状态下的疲劳行为，需要发展 多尺度疲劳强度模型，综合考虑微观结构和宏观尺度上的 材料性能。
引入人工智能技术
利用人工智能技术对实验数据进行拟合和预测，提高疲劳 强度模型和S-N曲线的精度和可靠性。
疲劳强度模型能够预测不同应 力水平下材料的疲劳寿命，为 结构设计和优化提供依据。
疲劳强度模型的重要性
疲劳强度模型在工程领域中具有重要意义，因为许多结构的失效都是由疲劳引起的。
通过疲劳强度模型，可以评估结构的疲劳寿命，预测其在使用过程中的安全性，从 而避免因疲劳失效导致的重大事故。
疲劳强度模型还可以用于优化结构设计，降低结构重量，提高结构效率，节约材料 和成本。
未考虑微观结构变化
疲劳强度模型通常基于宏观尺度上的材料性能， 未能充分考虑微观结构变化对疲劳性能的影响。
S-N曲线的局限性
实验数据离散性
S-N曲线是通过实验数据拟合得到的，由于实验条件、试样制备等因素的影响，可能会导 致实验数据存在离散性，影响S-N曲线的精度。
未考虑应力集中效应
S-N曲线通常基于光滑试样得到的，而在实际结构中，应力集中现象普遍存在，这可能会 对S-N曲线产生影响。
常用的疲劳损失模型
常用的疲劳损失模型
疲劳损失模型是一种用来估计材料在长期循环负载作用下的损
失的模型。
在工程设计中，疲劳损失模型是非常重要的，因为很多材料在使用过程中会受到长期的循环负载作用，如果不对疲劳损失进行合理的估算和预测，就会对材料的寿命和使用安全性产生严重的影响。
常用的疲劳损失模型有多种，其中比较常见的有极限应力法、极限应变法、能量法、裂纹扩展法等。
下面简单介绍一下这几种常用的疲劳损失模型：
极限应力法：该方法是基于材料在循环负载作用下的应力应变曲线，通过对应力应变曲线进行拟合，得到材料的极限应力。
然后根据材料的极限应力和实际应力的比较，来估算材料的疲劳寿命。
极限应变法：该方法是基于材料在循环负载下的应力应变曲线，通过对应力应变曲线进行拟合，得到材料的极限应变。
然后根据材料的极限应变和实际应变的比较，来估算材料的疲劳寿命。
能量法：能量法是一种基于材料在循环负载下的应力应变曲线和能量积累的理论，通过计算材料的应变能量和断裂能量，来估算材料的疲劳寿命。
裂纹扩展法：该方法是基于裂纹扩展理论，通过对裂纹扩展速率和裂纹长度的监测，来估算材料的疲劳寿命。
以上是常用的疲劳损失模型的简单介绍。
在实际工程设计中，应根据具体情况选择不同的疲劳损失模型，并结合实际测试数据进行合理的估算和预测，以保证材料的寿命和使用安全性。
疲劳模型
工程系统发生的失效是由某种特定原因导致的，不管这些失效原因是否预见，大多数失效原因是与用户的特定操作相关的。
失效主要来自于制造商对用户需求和期望的忽视和/或轻视、设计不当、物料选择与管理不当或物料组合不当、制造或组装工艺不当、缺乏适当的技术、用户使用不当和产品质量失控等。
失效是一个复杂的概念，其有关的四个简化概念模型是：应力－强度，损伤－韧性，激励－响应，和容限－规格。
特定的失效机理取决于材料或结构缺陷、制造或组装过程中导致的损伤、存储和现场使用环境等。
影响事物状态的条件统称为应力（载荷），例如机械应力与应变、电流与电压、温度、湿度、化学环境和辐射等。
影响应力作用的因素有材料的几何尺寸、构成和损伤特性, 还有制造参数和应用环境。
术语应力（载荷），如在总结及结论中所定义的，它涵盖内容非常广泛。
术语环境是各种应力的综合作用，同样，它内容也非常广泛。
失效的概念模型一般认为失效是一种二元状态，即某件东西坏了或没坏；然而大多数实际失效要比这复杂得多。
失效是以下两者的交互作用综合体的结果：a.作用在系统上或系统内的应力；b.系统的材料/组件。
交互作用涉及到的每个变量通常认为是随机的，因此，要正确地理解系统可靠性，就需要充分理解材料/组件对应力的响应，以及每个变量的可变性。
失效的四个简化概念模型定义如下：1. 应力－强度。
当且仅当应力超过特定强度时，物体才会失效。
一个未失效的物体就像新的一样。
如果应力没有超过强度，应力无论如何都不会对物体造成永久性的影响。
这种失效模式更多地取决于在环境中关键事件的发生，而不是时间或循环历程。
强度经常被视为随机变量。
可用于这一模型的例子是：a.钢棒受拉应力；b.在晶体管发射极-集电极之间施加电压。
2. 损伤－韧性。
应力可以造成不可恢复的累积损伤，如腐蚀、磨损、疲劳、介质击穿等。
累积损伤不会使产品使用性能下降。
当且仅当损伤超过韧性时，也就是损伤累积到物体的韧性极限时，物体才会失效。
适班尼斯特的疲劳-适应双因素模型
适宜班尼斯特的疲劳-适应双因素模型是由心理学家Ernest E. Schoklberg于1996年提出的一种关于疲劳和适应的理论模型。
它认为疲劳并不仅仅是由于身体或心理上的过度使用而产生，而是由于环境和任务的要求与个体的适应能力之间的不匹配导致的。
这一理论模型深刻地揭示了工作环境、学习状态等方面对身体和心理疲劳产生的重要影响。
一、适宜班尼斯特的疲劳适宜班尼斯特的疲劳是指由于特定任务或环境所带来的心理和生理负荷超过了个体的适应能力而产生的疲劳状态。
这种疲劳不仅包括了身体上的疲劳，还包括了心理上的疲劳，例如工作压力、学业压力等。
适宜班尼斯特的疲劳不仅对个体本身的健康和幸福造成负面影响，还会对工作绩效、学习成绩等方面产生不利影响。
了解适宜班尼斯特的疲劳对于改善个体的生活质量和工作效率非常重要。
二、适应双因素模型适应双因素模型是指一个影响个体适应能力的因素既有外部环境的要求，又有个体自身的资源和能力。
当外部环境的要求与个体自身的资源和能力匹配时，个体就能够较好地适应，并保持健康状态。
然而，一旦外部环境的要求超过了个体自身的资源和能力时，就会导致适应不足，从而产生疲劳和应激反应。
适应双因素模型提醒我们，要改善个体的适应能力，不仅需要改善外部环境，还需要提升个体自身的资源和能力。
三、文章总结本文通过介绍了适宜班尼斯特的疲劳-适应双因素模型，深入探讨了疲劳和适应的原因和机制。
文章中提及了适宜班尼斯特的疲劳是由于环境和任务的要求与个体的适应能力不匹配所导致的。
适应双因素模型也揭示了影响个体适应能力的重要因素，即外部环境的要求与个体自身的资源和能力。
本文强调了改善适宜班尼斯特的疲劳需要综合考虑外部环境和个体自身，这对于提高个体的生活质量和工作效率非常重要。
四、个人观点我个人认为适宜班尼斯特的疲劳-适应双因素模型为我们提供了一个全新的思考方式，不仅提醒我们要注意外部环境对个体的影响，还强调了个体自身资源和能力的重要性。
常用的疲劳损失模型
常用的疲劳损失模型疲劳损失模型是指预测材料或零件在循环应力下疲劳寿命的方法，其具有广泛的应用范围，包括航空、汽车、建筑等领域。
疲劳损失模型可以根据不同材料的力学特性和应力循环的工况产生不同的模型，常见的模型有以下几类：1. Wöhler曲线模型Wöhler曲线模型，也被称为S-N曲线模型，是最为广泛应用的疲劳损失模型之一。
该模型的基本思想是在一定的应力值下，材料的变形量随循环次数的增加而增加，从而疲劳寿命逐渐减少。
通过对不同材料的疲劳试验，可以构建出S-N曲线，即应力循环与疲劳寿命的关系曲线。
这样，可以根据给定的应力循环次数和幅值，预测材料疲劳寿命。
2. Palmgren-Miner线性累积损伤模型Palmgren-Miner线性累积损伤模型是一种考虑多次应力循环作用下材料的疲劳损失的方法。
该模型基于线性累加的假设，认为材料在不同应力水平下的疲劳寿命之间具有加性关系。
通过对应力循环次数的加权求和，可以估算材料在给定应力循环次数下的疲劳寿命。
3. 粘塑性随机寿命模型粘塑性随机寿命模型是一种复杂的疲劳损失模型，涉及到材料的多个力学特性。
该模型考虑到了材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等因素，并将应力循环视为随机过程。
通过概率统计方法，可以计算出材料在不同应力循环次数下的疲劳寿命分布。
4. 应力比和应力放大因子模型应力比和应力放大因子模型是一种将多个应力循环作用下材料的疲劳寿命考虑在内的方法。
该模型认为，应力比和应力放大因子是决定材料疲劳寿命的重要因素。
应力比表示疲劳循环中正应力最大值与剪应力最大值之比，应力放大因子则是通过仿真方法计算出的在实际结构中的应力增强因子。
通过对应力比和应力放大因子的考虑，可以预测出不同工况下材料的疲劳寿命。
总之，常用的疲劳损失模型具有不同的适用范围和精度。
在实际工程中，需要根据不同材料和应用条件，选择合适的模型进行疲劳寿命许可度的计算。
先进材料的疲劳寿命预测模型
先进材料的疲劳寿命预测模型先进材料在咱们现代生活中的应用那可真是越来越广泛啦！从飞机的零部件到汽车的关键结构，从高科技的电子产品到大型的桥梁建筑，到处都能看到先进材料的身影。
不过，您知道吗？这些先进材料在长期使用过程中，会面临一个很头疼的问题，那就是疲劳。
就好像一个人长时间工作不休息会累垮一样，材料长时间承受各种应力也会“累”，从而影响性能甚至导致失效。
这时候，疲劳寿命预测模型就闪亮登场啦！我给您讲个事儿，之前我去参观一家汽车制造厂，看到工程师们正在研究一种新型的铝合金材料，准备用在汽车发动机的部件上。
他们就特别担心这个材料在发动机不断运转产生的振动和高温环境下，能坚持多久不出问题。
这时候，疲劳寿命预测模型就像一个超级预言家，能告诉他们大致的情况。
这个预测模型就像是给材料做了一个详细的“体检报告”。
它会综合考虑各种因素，比如材料的化学成分、组织结构、制造工艺，还有使用过程中的应力大小、频率、环境温度等等。
通过一系列复杂但又精确的计算和分析，得出材料可能的疲劳寿命。
比如说，一种用于航天器的钛合金材料，在太空那种极端的高真空、高低温交替的环境下，预测模型会把这些特殊的条件都考虑进去，告诉科学家们这个材料大概能经受多少次的太空飞行而不会出现疲劳失效。
而且啊，这个预测模型还不是一成不变的。
随着新的研究成果和数据的积累，它也在不断地进化和完善。
就像我们用的手机软件，会不断更新变得更好用一样。
想象一下，如果没有这个疲劳寿命预测模型，那可真是会乱套。
工程师们在设计产品的时候就像在黑暗中摸索，不知道材料能撑多久，可能会导致产品在使用过程中突然出故障，造成严重的后果。
但是有了它，就大不一样啦！在设计阶段，就能根据预测结果选择合适的材料和设计方案，确保产品的可靠性和安全性。
在使用过程中，还能根据监测到的数据对预测进行修正和优化，就像是给材料的健康状况随时进行“复诊”。
总之，先进材料的疲劳寿命预测模型就像是一个守护材料健康的卫士，默默地为我们的科技进步和生活便利保驾护航。
数据驱动的疲劳寿命预测模型
数据驱动的疲劳寿命预测模型数据驱动的疲劳寿命预测模型是一种基于数据分析和机器学习算法的工具，用于预测某个设备或材料的寿命。
它通过分析设备或材料的历史数据和相关因素，来预测其在未来使用中可能出现的疲劳状况和寿命。
疲劳寿命是指在长期使用过程中，由于反复的载荷作用和应力集中等因素，导致设备或材料发生损伤和疲劳破坏的时间。
在工程领域中，疲劳寿命预测对于设备的设计、使用和维护具有重要意义。
数据驱动的疲劳寿命预测模型可以利用大量的历史数据，通过对数据进行分析和建模，来预测设备或材料在未来的使用过程中可能出现的疲劳寿命。
这种模型的建立依赖于对数据的深入理解和分析，以及对疲劳破坏机理的探索。
在建立疲劳寿命预测模型时，首先需要收集和整理与设备或材料疲劳相关的数据，例如载荷大小、应力分布、工作环境等。
然后，通过对数据进行统计分析和机器学习算法的训练，可以建立起一个预测模型。
该模型可以根据输入的特征数据，预测出设备或材料的寿命。
通过数据驱动的疲劳寿命预测模型，可以为设备的维护和更新提供重要的参考依据。
例如，在工业领域中，可以通过监测设备的工作状态和载荷情况，结合疲劳寿命预测模型，来制定合理的维护计划和更换策略，以降低设备故障和停机的风险。
数据驱动的疲劳寿命预测模型还可以用于材料的选用和设计优化。
通过对不同材料的疲劳寿命进行预测和比较，可以选择最合适的材料来满足特定的工程要求。
同时，可以通过对结构、几何形状和应力分布等因素的优化，来提高设备或材料的疲劳寿命。
数据驱动的疲劳寿命预测模型是一种基于数据分析和机器学习算法的工具，可以有效地预测设备或材料的疲劳寿命。
它在工程领域中具有重要的应用价值，可以为设备的维护和更新、材料的选用和设计优化等方面提供参考依据，从而提高设备的可靠性和使用效率。
通过数据驱动的疲劳寿命预测模型，我们可以更好地了解设备或材料的疲劳行为，并采取相应的措施来延长其使用寿命，从而提高工程的安全性和可持续发展能力。
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工程系统发生的失效是由某种特定原因导致的，不管这些失效原因是否预见，大多数失效原因是与用户的特定操作相关的。
失效主要来自于制造商对用户需求和期望的忽视和/或轻视、设计不当、物料选择与管理不当或物料组合不当、制造或组装工艺不当、缺乏适当的技术、用户使用不当和产品质量失控等。
失效是一个复杂的概念，其有关的四个简化概念模型是：应力－强度，损伤－韧性，激励－响应，和容限－规格。
特定的失效机理取决于材料或结构缺陷、制造或组装过程中导致的损伤、存储和现场使用环境等。
影响事物状态的条件统称为应力（载荷），例如机械应力与应变、电流与电压、温度、湿度、化学环境和辐射等。
影响应力作用的因素有材料的几何尺寸、构成和损伤特性, 还有制造参数和应用环境。
术语应力（载荷），如在总结及结论中所定义的，它涵盖内容非常广泛。
术语环境是各种应力的综合作用，同样，它内容也非常广泛。
失效的概念模型一般认为失效是一种二元状态，即某件东西坏了或没坏；然而大多数实际失效要比这复杂得多。
失效是以下两者的交互作用综合体的结果：a.作用在系统上或系统内的应力；b.系统的材料/组件。
交互作用涉及到的每个变量通常认为是随机的，因此，要正确地理解系统可靠性，就需要充分理解材料/组件对应力的响应，以及每个变量的可变性。
失效的四个简化概念模型定义如下：1. 应力－强度。
当且仅当应力超过特定强度时，物体才会失效。
一个未失效的物体就像新的一样。
如果应力没有超过强度，应力无论如何都不会对物体造成永久性的影响。
这种失效模式更多地取决于在环境中关键事件的发生，而不是时间或循环历程。
强度经常被视为随机变量。
可用于这一模型的例子是：a.钢棒受拉应力；b.在晶体管发射极-集电极之间施加电压。
2. 损伤－韧性。
应力可以造成不可恢复的累积损伤，如腐蚀、磨损、疲劳、介质击穿等。
累积损伤不会使产品使用性能下降。
当且仅当损伤超过韧性时，也就是损伤累积到物体的韧性极限时，物体才会失效。
当应力消除时，累积损伤不会消失，虽然有时可以采用退火。
韧性经常被看作为随机变量。
3. 激励－响应。
如果系统的一个组件坏了，只有当该组件被激励（需要）时才发生响应失效，并暴露它是坏了，并导致系统失效。
一个生活中常见的例子就是汽车中的紧急刹车装置。
大多数计算机程序（软件）失效都属于这种类型，电话交换系统也与这种失效模式类似。
这种失效模式更多地取决于环境中的关键事件何时发生，而不是时间或循环历程。
当这种失效模式的失效在系统中很少发生时，通常就很难判断到底是激励不当，或的确属于某种失效。
4. 容限－规格。
该模型用于当且仅当容限在规格范围内时，系统的性能特征才能符合要求，也就是失效发生时，系统名义上在工作，但工作状态不佳。
这一模型的例子有复印机、测量仪器。
任何存在性能质量渐进退化的部件或系统，都可以用该模型来表示。
本文介绍了各种可以使材料特性退化的失效机理，这种退化可以引起由于以上介绍的四种概念模型中的一个或多个导致的产品失效。
失效机理失效机理是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。
该过程是应力作用在部件上造成损伤，最终导致系统失效。
本质上，它是上面介绍的概念模型中的一个或多个导致的。
为了开发可靠的产品，必须要了解产品潜在的失效机理。
如果能用模型来量化描述相关失效模式，就可以促进产品设计原则方针的开发。
因此，识别系统在生命周期过程中所受的应力所激发的各种失效机理是很必要的。
在本文中，失效机理被概括分为过应力机理和磨损机理。
表1列出了可能发生失效的一般失效机理，表中包括了常见失效机理，而未列出主要在晶圆级集成电路中发生的失效过程，如介电击穿、热载流子、慢俘获、表面电流扩散、电迁移等。
要尽量避免使用"随机失效"这个词，因为这个词经常被误解且/或被误用来表示"没有原因"。
我们通常需要用随机分布和过程来量化我们对于失效机理所涉及的应力、材料/组件和其它变量的无知。
但是如果我们不了解这些变量，例如，a.系统的几何和材料特性；b.在制造、存储、操作、周转、测试、使用和维修过程中所施加的应力，就不能量化失效的这些随机特征。
应力类型对失效机理进行分类的另一种方法，就是基于触发失效机理的应力类型：机械、热、电、辐射和化学。
这样分类并不完整，各类之间也不完全独立，而仅仅是为了方便讨论。
•机械失效是指由弹性变形和塑性变形、翘曲、脆性断裂和形变断裂、疲劳断裂萌生和扩展、蠕变和蠕变断裂导致的失效。
许多其它类型的失效机机理会最终导致机械失效，同时机械失效（如线缆断裂）会导致电气失效•热失效是指当组件加热到超过其临界温度，如玻璃化转换温度、熔点或闪点时发生的失效。
热膨胀和热收缩会产生机械应力•电气失效是指由静电放电、介质击穿、节点击穿、热电子注入、表面俘获和体俘获、表面击穿等引起的失效•辐射失效是由放射性污染物和二次宇宙光所引起的失效•化学失效是指由化学环境引起腐蚀、氧化和表面离子枝晶生长等的失效通常各种应力存在交互作用，如：•由于在热应力作用下产生热膨胀不匹配，从而引起机械失效•应力辅助作用下的腐蚀•应力-腐蚀断裂•场致金属迁移•温度引起对化学反应的加速不是所有的失效机理都与任何一个特定的系统相关。
过应力失效机理和磨损失效机理在下面进行概述。
过应力失效机理大弹性变形当发生过大的弹性变形时，会发生失效，尤其是过应力作用在细长结构上。
这种失效需要使用有限变形弹性力学的非线性理论进行分析。
需要注意这一种类型失效可能对高精度结构造成问题，如太空镜、太空天线；或大柔性结构，如太空天线、太阳电池板。
它们如果产生大变形会触发物体产生不稳定的振动模式。
在电子封装中发生大弹性变形的例子包括：键合丝(bondwires)的大柔性变形会导致间隙串扰和/或短路，柔性板的大柔性变形会在焊端和焊点上产生应力。
屈服如定义所示，对一个组件施加的应力超过其屈服强度时，就会产生不可回复的塑性应变，即永久变形。
根据应用条件不同，这种永久性的变形可能不会成为失效。
这种现象通常发生在金属组件上，有些金属表现出很好的塑性，有些则表现出明显的应变硬化。
机械组件如凸轮、齿轮、轴承通常会进行热处理以提高它们的屈服强度，以防止产生塑性变形。
电子封装也会产生屈服，电子封装的金属部件如焊料、键合丝、镀铜过孔(copper plated vias)和金属化层(metallization)，在热机械应力作用下都可能产生屈服。
翘曲翘曲是由于细长结构在压应力作用下，突然丧失了弹性稳定性而导致的。
临界翘曲应力是材料特性（如刚性）和结构参数（如长度直径比）综合作用的结果。
用数学公式来表示，翘曲可以表述为沿着不稳定路径正交于初始变形模式的形变，它可以用本征值理论和/或双态理论模拟。
翘曲是土木工程结构中受压力作用的柱状结构、航天器硬壳式机身和机翼机构中受剪切作用的面板的常见设计问题。
在电子封装中，翘曲现象发生在由于与基板的热膨胀不匹配导致薄膜的起皱、由于未对准插件的插力过大导致器件引脚变形塌陷。
脆性断裂在脆性材料（也就是那些在断裂前表现出很少的屈服和非弹性的材料）中，局部微小的瑕疵可能造成尖锐的应力集中。
对脆性材料施加过大的应力时，会在主要的微瑕疵处产生突然灾难性的裂纹扩展，从而导致失效。
基于局部应力的失效判据是不可行的，因为不论材料所受远场平均或者公称应力水平高低，对瑕疵或裂纹的尖部采用线弹性分析预测到的应力都是无穷大的。
因此，断裂失效机理基本的方法是预测能够使局部裂纹扩展的远场应力水平。
当尖锐的脆性裂纹扩展时，结构的弹性能总量会改变，这一弹性能总量可以与产生新断裂表面所需要的能量进行比较，从而计算出能导致结构产生局部裂纹扩展的平均的远场应力水平（在没有裂纹的情况下）。
Griffith的分析和试验证明：失效不仅与所施加的远场应力大小有关，也与瑕疵大小有关。
因此，需要用一种新的衡量方法来评估应力的严重性。
应力－强度因子就是这样一种评估方法，因为它的大小取决于所施加应力和瑕疵大小。
这样，根据脆性材料失效时的临界应力－强度因子，就可以评价材料的断裂刚性。
在强化金属和陶瓷中发生的类似脆性断裂可能导致失效，热固聚合体会由于脆性裂纹发生大规模的微裂纹和龟裂。
在电子封装中，脆性断裂常见例子是玻璃密封胶和硅片材料产生裂纹。
脆性断裂也会发生在延展性材料如焊料所形成的脆性金属间化合物上。
形变断裂当裂纹尖部在过应力作用下产生塑性变形时，脆性断裂的线弹性理论就不适用了，应力－强度因子的概念也没有了物理意义，同时也不能用来描述材料的断裂刚性。
然而，Griffith 的能量概念仍然适用，可以用来计算裂纹尖部的能量释放率，同时也可以用来预测形变断裂。
在机械工程中，对于高温应用的相对塑性材料，这种基于能量的方法是通用的，如在发动机力的燃烧室使用的材料，它在裂纹尖部处的塑性变形和蠕变是不能被忽视的。
在电子封装中，形变断裂这种情况可能发生在塑性非弹性材料中，如焊料、铝／金键合丝。
界面粘附失效界面粘附失效发生在两个相互粘附材料界面上。
相互扩散作用可提高两种不同材料之间界面粘接强度。
界面强度取决于界面的化学和机械特性。
在界面上发生粘附失效是需要做功的，粘附是一种衡量在分离前可以在界面上转移的最大机械功。
分离两个材料的界面所需的功包括粘附功、两个粘附材料进行弹性／非弹性变形所需要的功。
从试验角度，界面粘附强度通常用两种材料之间的电子粘合能来描述，它是两种材料的唯一特性。
从实际机械应用角度，界面机械强度是以单位连续体长度上的界面断裂韧度来衡量的，由于它是两种材料界面间的特性，具有唯一性，对于不同材料组合，可以在实验室测量得到。
在机械工程应用中，最常见的例子就是在键合点和层压材料处的粘附失效。
在电子封装中，常见的例子是硅片和粘附材料界面、键合丝和键合盘之间的界面失效。
磨损失效机理一般地，在机械、结构和设备中，磨损、腐蚀和疲劳是磨损失效的主要原因。
磨损和腐蚀在几千年前大家就都知道，疲劳是上世纪才被大家认识到的。
疲劳裂纹萌生当对材料施加循环应力时，由于损伤的累积，材料失效发生时所承受应力远低于材料的最大拉伸强度。
疲劳失效开始时，会萌生很小的、只能用显微镜才能观察到的微裂纹，其位置通常在材料的不连续点或材料的缺陷处，这些地方会导致局部应力或塑性应变集中，这种现象称作疲劳裂纹萌生。
由于应变振幅较大而在１０３～１０４个循环内就发生的疲劳失效，一般叫低周期疲劳。
高周期疲劳是指较低应变或应力振幅、在１０３～１０４个循环后才发生的疲劳失效。
材料的疲劳特性可以用（平均）应力－寿命（Ｓ－Ｎ）曲线或（平均）应变－寿命曲线来描述，同时用概率因子来补充，这些曲线绘制了应力或应变振幅与失效时应力反向的平均数量的关系，或应力或应变振幅与物体具体失效比例的关系。
在工程设计中，疲劳是最难以解决的问题之一，从旋转式轴承和摆动式部件失效，到航天器、船舶和大型土木工程结构如桥梁和建筑物的失效，在电子封装中，焊点、键合丝和镀铜过孔等经常遇到疲劳问题。