破壞力學與疲勞
以三選一題型確認Griffith理論、裂縫尖端的應力集中與塑性區、破壞模式、破斷面的判讀、疲勞裂縫的生成與擴展、Paris定律、平均應力的修正，以及以Miner法則估算壽命。
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破壞力學與疲勞的重點
材料的實際強度遠低於理論強度，是因為微小裂縫的尖端產生應力集中。Griffith認為，裂縫延伸時釋放的彈性能超過形成新表面所需的能量時，破壞就會進行。在金屬中，裂縫尖端塑性變形所消耗的功大得多，破壞的難易以應力強度因子K及其臨界值來整理。
在反覆負荷下，即使應力低於降伏應力，裂縫也會從表面的滑移產生，並在每1個循環中一點一點地前進。擴展速率由應力強度因子範圍ΔK決定，中間區域可用Paris定律表示。設計上以古德曼線圖修正平均應力的影響，並以Miner法則累加變動負荷造成的損傷，以估算壽命。
破壞力學與疲勞的題目列表（15題）
- 完美晶體的理論強度估計約為楊氏模數的10分之1，但玻璃等脆性材料的實際破壞強度，往往只有它的數十分之一到數百分之一。主要原因為下列何者？
- 寬板中有一個橢圓孔（長軸方向的半徑 a = 1.0 mm，長軸端點的曲率半徑 ρ = 0.040 mm），在垂直於長軸的方向承受100 MPa的拉伸應力。以 σmax = σ₀(1 + 2√(a/ρ)) 估算孔端的最大應力，最接近下列何者？
- 玻璃（楊氏模數 E = 70 GPa，表面能 γs = 1.0 J/m²）上有長度 a = 1.0 µm 的表面裂縫。以Griffith公式 σf = √(2Eγs/(πa)) 估算的破壞應力最接近下列何者？
- 在裂縫的變形模式中，關於模式I的敘述，下列何者正確？
- 在鋼這類具延性的金屬中，裂縫擴展所需的能量（臨界能量釋放率 G_c）比由表面能估算的 2γs（數J/m²左右）大好幾個數量級。主要原因為下列何者？
- 降伏應力500 MPa的鋼中，裂縫尖端的應力強度因子為 K = 30 MPa·√m。以 r_p = (1/2π)(K/σy)² 估算平面應力的塑性區大小（距裂縫尖端的距離），最接近下列何者？
- 以掃描式電子顯微鏡觀察破斷面時，其特徵與破壞種類的組合，下列何者正確？
- 對表面平滑的金屬材料反覆施加低於降伏應力的應力振幅時，關於疲勞裂縫的生成，下列敘述何者正確？
- 因疲勞而破斷之零件的破斷面上，有肉眼可見的貝殼狀花紋（海灘紋），以及以電子顯微鏡可見的細紋（疲勞紋）。關於這些的敘述，下列何者正確？
- 對完全反覆疲勞限為 σw = 300 MPa、拉伸強度為 σB = 800 MPa 的鋼，施加平均應力 σm = 200 MPa 的反覆應力。使用修正古德曼關係 σa = σw(1 − σm/σB)，相當於疲勞限的應力振幅最接近下列何者？
- 下列哪一種表面處理，可望提高鋼零件的疲勞強度？
- 某鋼零件在應力振幅 σ₁ 下經1.0×10⁵ 次、在 σ₂ 下經1.0×10⁶ 次發生疲勞破壞。在 σ₁ 下使用4.0×10⁴ 次後，改在 σ₂ 下繼續使用。以Miner法則（Σn/N = 1 時破壞）估算的剩餘壽命最接近下列何者？
- 關於低週疲勞（到破斷為止的反覆次數約在10⁴次以下）的敘述，下列何者正確？
- 將疲勞裂縫擴展速率 da/dN 對應力強度因子範圍 ΔK 以雙對數作圖的曲線，下列敘述何者正確？
- 某鋼板的疲勞裂縫擴展可用Paris定律 da/dN = C(ΔK)ᵐ（C = 1.0×10⁻¹²，da/dN 的單位為 m/cycle，ΔK 的單位為 MPa·√m，m = 4）表示，並設 ΔK = Δσ√(πa)（形狀係數1）。在應力範圍 Δσ = 200 MPa 的反覆負荷下，裂縫長度從1.0 mm擴展到5.0 mm的次數最接近下列何者？假設這段期間的 ΔK（約11〜25 MPa·√m）遠大於門檻值，位於Paris定律成立的範圍內。