「雷人集锦」失效机理与损伤模型( 三 ) 相关概念工程系统发生的失效是由某种特

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。