การแตกหักคือการที่วัตถุหรือวัสดุแตกหรือแยกออกเป็นชิ้นๆ ภายใต้การกระทำของแรงกดดันวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการแตกหักเป็นสาขาหนึ่งของการศึกษาในวิชา ฟิสิกส์และวิศวกรรมศาสตร์

การแตกหักของของแข็งมักเกิดขึ้นเนื่องจากการพัฒนาพื้นผิวที่ไม่ต่อเนื่องของการเคลื่อนที่บางอย่างภายในของแข็ง หากการเคลื่อนที่เกิดขึ้นตั้งฉากกับพื้นผิว จะเรียกว่ารอยแตกดึงปกติหรือรอยแตก ธรรมดา หากการเคลื่อนที่เกิดขึ้นในแนวสัมผัส จะเรียกว่า รอย แตกเฉือนแถบเลื่อนหรือการเคลื่อนที่^{[ 1 ]}

การแตกหักแบบเปราะเกิดขึ้นโดยไม่มีการเสียรูปที่เห็นได้ชัดก่อนการแตกหักการแตกหักแบบเหนียวเกิดขึ้นหลังจากมีการเสียรูปที่มองเห็นได้ ความแข็งแรงในการแตกหัก หรือความแข็งแรงในการหัก คือความเค้นเมื่อชิ้นงานแตกหัก การทำความเข้าใจอย่างละเอียดเกี่ยวกับวิธีการเกิดและการพัฒนาการแตกหักในวัสดุ คือเป้าหมายของกลศาสตร์การแตกหัก

ความแข็งแรงในการแตกหักหรือที่เรียกว่าความแข็งแรงในการหัก คือความเค้นที่ทำให้ ชิ้นงาน แตกหัก^{[ 2 ]}โดยปกติจะกำหนดสำหรับชิ้นงานที่กำหนดโดยการทดสอบแรงดึงซึ่งจะแสดงเส้นโค้งความเค้น-ความเครียด (ดูภาพ) จุดสุดท้ายที่บันทึกไว้คือความแข็งแรงในการแตกหัก

วัสดุที่อ่อนตัวได้จะมีค่าความแข็งแรงในการแตกหักต่ำกว่าค่าความแข็งแรงดึงสูงสุด (UTS) ในขณะที่วัสดุที่เปราะจะมีค่าความแข็งแรงในการแตกหักเท่ากับ UTS ^{[ 2 ]}หากวัสดุที่อ่อนตัวได้ถึงค่าความแข็งแรงดึงสูงสุดในสถานการณ์ที่มีการควบคุมแรง^{[หมายเหตุ 1 ]}มันจะยังคงเสียรูปต่อไปโดยไม่มีการใช้แรงเพิ่มเติมจนกว่าจะแตกหัก อย่างไรก็ตาม หากการรับแรงถูกควบคุมด้วยการเคลื่อนที่^{[หมายเหตุ 2 ]}การเสียรูปของวัสดุอาจช่วยลดแรงลง ป้องกันการแตกหักได้

สถิติการแตกหักในวัสดุแบบสุ่มมีพฤติกรรมที่น่าสนใจมาก และสถาปนิกและวิศวกรได้สังเกตเห็นตั้งแต่เนิ่นๆ ที่จริงแล้ว การศึกษาการแตกหักหรือการพังทลายอาจเป็นการศึกษาทางวิทยาศาสตร์กายภาพที่เก่าแก่ที่สุด ซึ่งยังคงน่าสนใจและมีชีวิตชีวาอยู่เลโอนาร์โด ดา วินชีสังเกตเมื่อกว่า 500 ปีที่แล้วว่า ความแข็งแรงดึงของตัวอย่างลวดเหล็กที่เหมือนกันโดยประมาณจะลดลงเมื่อความยาวของลวดเพิ่มขึ้น^{[ 3 ]}กาลิเลโอ กาลิเลอีได้ทำการสังเกตที่คล้ายกันเมื่อกว่า 400 ปีที่แล้ว นี่คือการแสดงออกของสถิติสุดขั้วของความล้มเหลว (ปริมาตรตัวอย่างที่ใหญ่กว่าสามารถมีข้อบกพร่องที่ใหญ่กว่าได้เนื่องจากความผันผวนสะสมซึ่งความล้มเหลวเกิดขึ้นและทำให้ความแข็งแรงของตัวอย่างลดลง) ^{[ 4 ]}

การแตกหักมีสองประเภท ได้แก่ การแตกหักแบบเปราะและการแตกหักแบบยืดหยุ่น โดยไม่มีหรือมีการเสียรูปพลาสติกก่อนการแตกหักตาม ลำดับ

ใน การแตกหัก แบบเปราะไม่มีการเสียรูปพลาสติก ที่เห็นได้ ชัดเกิดขึ้นก่อนการแตกหัก การแตกหักแบบเปราะมักเกี่ยวข้องกับการดูดซับพลังงานเพียงเล็กน้อยและเกิดขึ้นที่ความเร็วสูง—สูงถึง 2,133.6 ม./วินาที (7,000 ฟุต/วินาที) ในเหล็ก^{[ 5 ]}ในกรณีส่วนใหญ่ การแตกหักแบบเปราะจะยังคงดำเนินต่อไปแม้ว่าจะหยุดการรับน้ำหนักแล้วก็ตาม^{[ 6 ]}

ในวัสดุผลึกที่เปราะบาง การแตกหักสามารถเกิดขึ้นได้โดยการแตก แบบแยกตัว (cleavage) อันเป็นผลมาจากแรงดึงที่กระทำตั้งฉากกับระนาบผลึกที่มีพันธะต่ำ (ระนาบแยกตัว) ในทางตรงกันข้าม ในของแข็งอสัณฐาน การขาดโครงสร้างผลึกส่งผลให้เกิดการแตกหักแบบโค้งมน (conchoidal fracture ) โดยรอยแตกจะดำเนินไปในทิศทางตั้งฉากกับแรงดึงที่กระทำ

ความแข็งแรงต่อการแตกหัก (หรือความเค้นที่ทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็ก) ของวัสดุนั้น ได้รับการประเมินในเชิงทฤษฎีเป็นครั้งแรกโดยAlan Arnold Griffithในปี ค.ศ. 1921:

${\displaystyle \sigma _{\mathrm {theoretical} }={\sqrt {\frac {E\gamma }{r_{o}}}}}$

ที่ไหน: -

${\displaystyle E}$คือค่าโมดูลัสของยัง (Young's modulus ) ของวัสดุนั้น

${\displaystyle \gamma }$คือพลังงานพื้นผิวและ

${\displaystyle r_{o}}$คือความยาวของรอยแตกขนาดเล็ก (หรือระยะสมดุลระหว่างศูนย์กลางอะตอมในของแข็งผลึก)

ในทางกลับกัน รอยแตกทำให้เกิดความเข้มข้นของความเค้นตามแบบจำลองสมการของ Inglis ^{[ 7 ]}

${\displaystyle \sigma _{\mathrm {รอยแตกวงรี} }=\sigma _{\mathrm {ประยุกต์} }\left(1+2{\sqrt {\frac {a}{\rho }}}\right)=2\sigma _{\mathrm {ประยุกต์} }{\sqrt {\frac {a}{\rho }}}}$(สำหรับรอยแตกที่คมชัด)

ที่ไหน:

${\displaystyle \sigma _{\mathrm {applied} }}$คือความเค้นจากการรับน้ำหนัก

${\displaystyle a}$มีความยาวครึ่งหนึ่งของรอยแตก และ

${\displaystyle \rho }$คือรัศมีของความโค้งที่ปลายรอยแตก

เมื่อนำสมการทั้งสองนี้มารวมกันจะได้

${\displaystyle \sigma _{\mathrm {fracture} }={\sqrt {\frac {E\gamma \rho }{4ar_{o}}}}.}$

รอยแตกร้าวเล็กๆและตำหนิขนาดใหญ่ ล้วนลดความแข็งแรงในการแตกหักของวัสดุลง ${\displaystyle \rho }$${\displaystyle a}$

ในปี 2010 นักวิทยาศาสตร์ค้นพบการแตกหักเหนือเสียงซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่รอยแตกแพร่กระจายเร็วกว่าความเร็วเสียงในวัสดุ^{[ 8 ]}ปรากฏการณ์นี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองการแตกหักในวัสดุคล้ายยางแล้ว

ลำดับพื้นฐานในการแตกหักแบบเปราะทั่วไปคือ: การเกิดข้อบกพร่องก่อนหรือหลังการใช้งานวัสดุ การแพร่กระจายของรอยแตกอย่างช้าๆ และคงที่ภายใต้การรับน้ำหนักซ้ำๆ และความล้มเหลวอย่างรวดเร็วฉับพลันเมื่อรอยแตกมีความยาวถึงระดับวิกฤตตามเงื่อนไขที่กำหนดโดยกลศาสตร์การแตกหัก^{[ 6 ]}สามารถหลีกเลี่ยงการแตกหักแบบเปราะได้โดยการควบคุมปัจจัยหลักสามประการ ได้แก่ความเหนียวแตกหัก ของวัสดุ (K _c ) ระดับความเค้นที่กำหนด (σ) และขนาดของข้อบกพร่องที่เกิดขึ้น (a) ^{[ 5 ]}ความเค้นตกค้าง อุณหภูมิ อัตราการรับน้ำหนัก และความเข้มข้นของความเค้นยังส่งผลต่อการแตกหักแบบเปราะโดยมีอิทธิพลต่อปัจจัยหลักสามประการ^{[ 5 ]}

ภายใต้เงื่อนไขบางประการ วัสดุที่อ่อนตัวได้อาจแสดงพฤติกรรมที่เปราะได้ การโหลดอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิต่ำ และสภาวะการจำกัดความเค้นแบบสามแกนอาจทำให้วัสดุที่อ่อนตัวได้ล้มเหลวโดยไม่ต้องมีการเสียรูปมาก่อน^{[ 5 ]}

ใน การแตกหัก แบบดัดได้การเสียรูปพลาสติกอย่างกว้างขวาง ( คอคอด ) เกิดขึ้นก่อนการแตกหัก คำว่า "การแตกหัก" และ "การแตกหักแบบดัดได้" อธิบายถึงความล้มเหลวขั้นสุดท้ายของวัสดุดัดได้ที่รับแรงดึง ความเป็นพลาสติกอย่างกว้างขวางทำให้รอยแตกแพร่กระจายอย่างช้าๆ เนื่องจากการดูดซับพลังงานจำนวนมากก่อนการแตกหัก^{[ 9 ] [ 10 ]}

เนื่องจากการแตกหักแบบดัดได้เกี่ยวข้องกับการเสียรูปพลาสติกในระดับสูง พฤติกรรมการแตกหักของรอยแตกที่กำลังขยายตัวตามแบบจำลองข้างต้นจึงเปลี่ยนแปลงไปอย่างสิ้นเชิง พลังงานบางส่วนจากความเข้มข้นของความเค้นที่ปลายรอยแตกจะถูกกระจายไปโดยการเสียรูปพลาสติกที่อยู่ด้านหน้าของรอยแตกขณะที่มันขยายตัว

ขั้นตอนพื้นฐานในการแตกหักแบบดัดได้คือการก่อตัว ของไมโครวอยด์ ^{[ 11 ]}การรวมตัวของไมโครวอยด์ (หรือที่เรียกว่าการก่อตัวของรอยแตก) การแพร่กระจายของรอยแตก และความล้มเหลว ซึ่งมักส่งผลให้เกิดพื้นผิวความล้มเหลวที่มีรูปร่างคล้ายถ้วยและกรวย ไมโครวอยด์เกิดขึ้นที่ความไม่ต่อเนื่องภายในต่างๆ เช่น ตะกอน เฟสรอง การรวมตัว และขอบเกรนในวัสดุ^{[ 11 ]}เมื่อความเค้นเฉพาะที่เพิ่มขึ้น ไมโครวอยด์จะเติบโต รวมตัวกัน และในที่สุดก็ก่อตัวเป็นพื้นผิวการแตกหักที่ต่อเนื่อง [ 11 ] การแตกหักแบบดัดได้โดยทั่วไป^{จะเป็นแบบ}ผ่านเกรนและการเสียรูปเนื่องจาก การเลื่อน ของดิสโลเคชันสามารถทำให้เกิดลักษณะริมฝีปากเฉือนของรอยแตกรูปถ้วยและกรวยได้^{[ 12 ]}

การรวมตัวของช่องว่างขนาดเล็กส่งผลให้เกิดลักษณะเป็นรอยบุ๋มบนพื้นผิวการแตกหัก รูปทรงของรอยบุ๋มได้รับอิทธิพลอย่างมากจากประเภทของการรับแรง การแตกหักภายใต้แรงดึงแบบแกนเดียวเฉพาะที่มักส่งผลให้เกิดรอยบุ๋มที่มีรูปร่างสมมาตร ความล้มเหลวที่เกิดจากแรงเฉือนจะทำให้เกิดรอยบุ๋มที่มีรูปร่างยาวหรือพาราโบลาซึ่งชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามบนพื้นผิวการแตกหักที่ตรงกัน สุดท้าย การฉีกขาดจากแรงดึงจะทำให้เกิดรอยบุ๋มที่มีรูปร่างยาวซึ่งชี้ไปในทิศทางเดียวกันบนพื้นผิวการแตกหักที่ตรงกัน^{[ 11 ]}

ลักษณะการแพร่กระจายของรอยแตกผ่านวัสดุช่วยให้เข้าใจถึงโหมดการแตกหักได้ ในกรณีการแตกหักแบบดัดได้ รอยแตกจะเคลื่อนที่ช้าและมีการเสียรูปพลาสติกจำนวนมากเกิดขึ้นรอบปลายรอยแตก รอยแตกแบบดัดได้มักจะไม่แพร่กระจายเว้นแต่จะมีการใช้แรงเค้นที่เพิ่มขึ้น และโดยทั่วไปจะหยุดการแพร่กระจายเมื่อถอดแรงกดออก^{[ 6 ]}ในวัสดุแบบดัดได้ รอยแตกอาจลุกลามไปยังส่วนของวัสดุที่มีแรงเค้นต่ำกว่าเล็กน้อยและหยุดลงเนื่องจากผลของการเสียรูปพลาสติกที่ปลายรอยแตก ในทางกลับกัน ในกรณีการแตกหักแบบเปราะ รอยแตกจะแพร่กระจายอย่างรวดเร็วโดยมีการเสียรูปพลาสติกน้อยหรือไม่มีเลย รอยแตกที่แพร่กระจายในวัสดุแบบเปราะจะยังคงเติบโตต่อไปเมื่อเริ่มต้นแล้ว

การแพร่กระจายของรอยแตกยังถูกจำแนกตามลักษณะของรอยแตกในระดับจุลภาคด้วย รอยแตกที่ทะลุผ่านเม็ดเกรนภายในวัสดุเรียกว่าการแตกหักแบบทรานส์เกรน รอยแตกที่แพร่กระจายไปตามขอบเกรนเรียกว่าการแตกหักแบบอินเตอร์เกรน โดยทั่วไปแล้ว พันธะระหว่างเม็ดเกรนของวัสดุจะแข็งแรงกว่าตัววัสดุเองที่อุณหภูมิห้อง ดังนั้นการแตกหักแบบทรานส์เกรนจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นมากกว่า เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นมากพอที่จะทำให้พันธะระหว่างเม็ดเกรนอ่อนลง การแตกหักแบบอินเตอร์เกรนจะเป็นรูปแบบการแตกหักที่พบได้บ่อยกว่า^{[ 6 ]}

การแตกหักในวัสดุได้รับการศึกษาและวัดปริมาณด้วยวิธีการหลายวิธี การแตกหักส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยค่าความเหนียวแตกหัก ( ) ดังนั้นจึงมักทำการทดสอบการแตกหักเพื่อหาค่านี้ เทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสองวิธีในการหาค่าความเหนียวแตกหักคือการทดสอบการดัดงอแบบสามจุดและการทดสอบ แรงดึงแบบกะทัดรัด${\textstyle \mathrm {K} _{\mathrm {c} }}$

โดยการทำการทดสอบแรงดึงแบบกะทัดรัดและการทดสอบการดัดแบบสามจุด เราสามารถกำหนดค่าความเหนียวแตกหักได้โดยใช้สมการต่อไปนี้:

${\displaystyle \mathrm {K_{c}} =\sigma _{\mathrm {F} }{\sqrt {\pi \mathrm {c} }}\mathrm {f\ (c/a)} }$

ที่ไหน:

${\displaystyle \mathrm {f\ (c/a)} }$เป็นสมการที่ได้มาจากการทดลองเพื่ออธิบายรูปทรงเรขาคณิตของตัวอย่างทดสอบ

${\displaystyle \sigma _{\คณิตศาสตร์ {F} }}$คือความเค้นแตกหัก และ

${\displaystyle \mathrm {c} }$คือความยาวของรอยแตก

เพื่อให้ได้ค่าที่แม่นยำค่าของจะต้องได้รับการวัดอย่างแม่นยำ โดยทำโดยการนำชิ้นงานทดสอบที่มีรอยบาก ที่สร้างขึ้นมา ซึ่งมีความยาวและลับรอยบาก นี้ ให้คมขึ้นเพื่อจำลองปลายรอยแตกที่พบในวัสดุจริงได้ดียิ่งขึ้น^{[ 13 ]}จากนั้นการอัดแรงล่วงหน้าแบบวัฏจักรกับตัวอย่างสามารถทำให้เกิดรอยแตกจากความล้าซึ่งจะขยายรอยแตกจากความยาวรอยบากที่สร้างขึ้นมาเป็นค่านี้จะถูกนำไปใช้ในสมการข้างต้นเพื่อกำหนด^{[ 14 ]}${\textstyle \mathrm {K} _{\mathrm {c} }}$${\textstyle \mathrm {c} }$${\textstyle \mathrm {c\prime } }$${\textstyle \mathrm {c\prime } }$${\textstyle \mathrm {c} }$${\textstyle \mathrm {c} }$${\textstyle \mathrm {K} _{\mathrm {c} }}$

หลังจากทำการทดสอบนี้แล้ว สามารถปรับทิศทางของชิ้นงานทดสอบใหม่ได้ เพื่อให้การรับน้ำหนักเพิ่มเติม (F) จะทำให้รอยแตกขยายออกไป และทำให้ได้กราฟความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักกับการโก่งตัวของชิ้นงานทดสอบ จากกราฟนี้ สามารถหาค่าความชันของส่วนที่เป็นเส้นตรง ซึ่งเป็นค่าผกผันของความยืดหยุ่นของวัสดุได้ จากนั้นจึงนำค่านี้ไปใช้หาค่า f(c/a) ตามที่กำหนดไว้ในสมการข้างต้น เมื่อทราบค่าตัวแปรทั้งหมดแล้ว ก็สามารถคำนวณค่าได้ ${\textstyle \mathrm {K} _{\mathrm {c} }}$

เซรามิกและแก้วอนินทรีย์มีพฤติกรรมการแตกหักที่แตกต่างจากวัสดุโลหะ เซรามิกมีความแข็งแรงสูงและทำงานได้ดีที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากความแข็งแรงของวัสดุไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เซรามิกมีความเหนียวต่ำตามที่กำหนดโดยการทดสอบภายใต้แรงดึง โดยทั่วไปเซรามิกจะมีค่าประมาณ 5% ของค่าที่พบในโลหะ^{[ 14 ]}อย่างไรก็ตาม ดังที่Faber และ Evans ได้แสดงให้เห็นความเหนียวในการแตกหักสามารถคาดการณ์และปรับปรุงได้ด้วยการเบี่ยงเบนรอยแตกรอบอนุภาคเฟสที่สอง^{[ 15 ]}เซรามิกมักจะถูกรับแรงอัดในการใช้งานประจำวัน ดังนั้นความแข็งแรงในการรับแรงอัดจึงมักถูกเรียกว่าความแข็งแรง ความแข็งแรงนี้มักจะสูงกว่าโลหะส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม เซรามิกมีความเปราะ ดังนั้นงานส่วนใหญ่จึงเกี่ยวข้องกับการป้องกันการแตกหักแบบเปราะ เนื่องจากวิธีการผลิตและแปรรูปเซรามิก มักจะมีข้อบกพร่องที่มีอยู่ก่อนแล้วในวัสดุซึ่งทำให้เกิดความแปรปรวนสูงในการแตกหักแบบเปราะโหมด I ^{[ 14 ]}ดังนั้นจึงมีลักษณะความน่าจะเป็นที่ต้องนำมาพิจารณาในการออกแบบเซรามิก การแจกแจงแบบไวบูลล์ทำนายความน่าจะเป็นในการอยู่รอดของตัวอย่างส่วนหนึ่งที่มีปริมาตรที่กำหนดซึ่งสามารถทนต่อแรงดึงซิกมาได้ และมักใช้เพื่อประเมินความสำเร็จของเซรามิกในการป้องกันการแตกหักได้ดียิ่งขึ้น ${\textstyle \mathrm {K} _{\mathrm {c} }}$

เพื่อจำลองการแตกหักของกลุ่มเส้นใย โทมัส เพียร์ซ ได้นำเสนอแบบจำลองกลุ่มเส้นใย (Fiber Bundle Model) ในปี 1926 เพื่อทำความเข้าใจความแข็งแรงของวัสดุคอมโพสิต^{[ 16 ]}กลุ่มเส้นใยประกอบด้วยสปริงฮุคจำนวนมากที่ขนานกัน มีความยาวเท่ากัน และแต่ละตัวมีค่าคงที่สปริงเท่ากัน อย่างไรก็ตาม สปริงเหล่านี้มีแรงเค้นแตกหักที่แตกต่างกัน สปริงทั้งหมดนี้ถูกแขวนไว้จากแท่นแนวนอนที่แข็งแรง โหลดจะติดอยู่กับแท่นแนวนอนที่เชื่อมต่อกับปลายด้านล่างของสปริง เมื่อแท่นด้านล่างนี้แข็งแรงมาก โหลด ณ จุดใดจุดหนึ่งจะถูกแบ่งเท่าๆ กัน (โดยไม่คำนึงถึงจำนวนเส้นใยหรือสปริงที่แตกหักและตำแหน่ง) โดยเส้นใยที่เหลืออยู่ทั้งหมด โหมดการแบ่งโหลดนี้เรียกว่าโหมดการแบ่งโหลดเท่าๆ กัน แท่นด้านล่างยังสามารถถือว่ามีความแข็งแกร่งจำกัด ดังนั้นการเสียรูปเฉพาะที่ของแท่นจะเกิดขึ้นทุกที่ที่สปริงล้มเหลว และเส้นใยข้างเคียงที่เหลืออยู่จะต้องแบ่งส่วนที่ถ่ายโอนมาจากเส้นใยที่ล้มเหลวมากขึ้น กรณีสุดขั้วคือโมเดลการแบ่งภาระในพื้นที่ ซึ่งภาระของสปริงหรือเส้นใยที่เสียหายจะถูกแบ่ง (โดยปกติเท่าๆ กัน) โดยเส้นใยเพื่อนบ้านที่อยู่ใกล้ที่สุดที่ยังคงอยู่รอด^{[ 4 ]}

ความล้มเหลวที่เกิดจากการแตกหักแบบเปราะไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะโครงสร้างทางวิศวกรรมประเภทใดประเภทหนึ่ง^{[ 5 ]}แม้ว่าการแตกหักแบบเปราะจะพบได้น้อยกว่าความล้มเหลวประเภทอื่น แต่ผลกระทบต่อชีวิตและทรัพย์สินอาจรุนแรงกว่า^{[ 5 ]}ความล้มเหลวทางประวัติศาสตร์ที่สำคัญต่อไปนี้เกิดจากการแตกหักแบบเปราะ:

• ภาชนะรับแรงดัน: น้ำท่วมกากน้ำตาลครั้งใหญ่ในปี พ.ศ. 2462 ^{[ 5 ]}ความล้มเหลวของถังกากน้ำตาลในรัฐนิวเจอร์ซีย์ในปี พ.ศ. 2516 ^{[ 6 ]}
• สะพาน: สะพานคิงสตรีทพังถล่มในปี 1962 สะพานซิลเวอร์พังถล่มในปี 1967 ^{[ 5 ]}สะพานโฮอันพังบางส่วนในปี 2000
• เรือ: ไททานิคในปี พ.ศ. 2455 ^{[ 6 ]}เรือลิเบอร์ตี้ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ^{[ 5 ]}เรือเอสเอส สเกเนคทาดีในปี พ.ศ. 2486 ^{[ 6 ]}

แทบทุกสาขาวิศวกรรมได้รับผลกระทบอย่างมากจากคอมพิวเตอร์ และกลศาสตร์การแตกหักก็ไม่มีข้อยกเว้น เนื่องจากมีปัญหาจริงน้อยมากที่มีวิธีแก้ปัญหาเชิงวิเคราะห์แบบปิด การสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขจึงกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการวิเคราะห์การแตกหัก มีการกำหนดค่าหลายร้อยแบบที่มีการเผยแพร่วิธีแก้ปัญหาความเข้มของความเค้น ซึ่งส่วนใหญ่ได้มาจากแบบจำลองเชิงตัวเลข การคำนวณอินทิกรัล J และการเคลื่อนที่เปิดปลายรอยแตก (CTOD) เป็นการศึกษาความยืดหยุ่น-พลาสติกที่ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ นอกจากนี้ ผู้เชี่ยวชาญยังใช้เครื่องมือคำนวณที่ทันสมัยเพื่อศึกษาปัญหาเฉพาะ เช่น การแพร่กระจายของรอยแตกแบบดัดได้ การแตกหักแบบไดนามิก และการแตกหักที่ส่วนต่อประสาน การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของการประยุกต์ใช้กลศาสตร์การแตกหักเชิงคำนวณนั้นเป็นผลมาจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์^{[ 17 ]}

วิธีการคำนวณเชิงตัวเลขที่ใช้กันมากที่สุดคือ วิธีไฟไนต์เอเลเมนต์และวิธีสมการอินทิกรัลขอบเขต วิธีอื่นๆ ได้แก่ การจับคู่ความเค้นและการกระจัด และการวิเคราะห์การแตกร้าวขององค์ประกอบ ซึ่งสองวิธีหลังจัดอยู่ในกลุ่มวิธีการดั้งเดิมในกลศาสตร์การแตกหักเชิงคำนวณ

โครงสร้างถูกแบ่งออกเป็นองค์ประกอบแยกกันของคาน 1 มิติ, ระนาบความเค้นหรือระนาบความเครียด 2 มิติ, อิฐ 3 มิติ หรือรูปทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่า ความต่อเนื่องขององค์ประกอบถูกบังคับใช้โดยใช้โหนด^{[ 17 ]}

ในวิธีนี้ พื้นผิวจะถูกแบ่งออกเป็นสองบริเวณ: บริเวณที่ระบุการกระจัด S _uและบริเวณที่ระบุแรงดึง S _Tด้วยเงื่อนไขขอบเขตที่กำหนด ความเค้น ความเครียด และการกระจัดภายในตัววัตถุสามารถหาคำตอบได้ในทางทฤษฎี พร้อมกับแรงดึงบน S _uและการกระจัดบน S _Tนับเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพมากในการหาแรงดึงและการกระจัดที่ไม่ทราบค่า^{[ 17 ]}

วิธีการเหล่านี้ใช้เพื่อกำหนดพารามิเตอร์กลศาสตร์การแตกหักโดยใช้การวิเคราะห์เชิงตัวเลข^{[ 17 ]}วิธีการดั้งเดิมบางวิธีในกลศาสตร์การแตกหักเชิงคำนวณ ซึ่งเคยใช้กันทั่วไปในอดีต ได้ถูกแทนที่ด้วยเทคนิคใหม่ที่ทันสมัยกว่า เทคนิคใหม่เหล่านี้ถือว่ามีความแม่นยำและมีประสิทธิภาพมากกว่า หมายความว่าสามารถให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำกว่าและรวดเร็วกว่าวิธีการแบบเก่า ไม่ใช่ว่าวิธีการดั้งเดิมทั้งหมดจะถูกแทนที่อย่างสมบูรณ์ เพราะยังคงมีประโยชน์ในบางสถานการณ์ แต่ก็อาจไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับทุกการใช้งาน

วิธีการดั้งเดิมบางส่วนในกลศาสตร์การแตกหักเชิงคำนวณ ได้แก่:

• การจับคู่ความเค้นและการเคลื่อนที่
• ความก้าวหน้าของการแตกร้าวของธาตุ
• การผสานรวมเส้นขอบ
• ส่วนขยายแคร็กเสมือนจริง

• ดีเตอร์, จีอี (1988) โลหะวิทยาเชิงกลISBN 0-07-100406-8
• A. Garcimartin, A. Guarino, L. Bellon และ S. Cilberto (1997) "คุณสมบัติทางสถิติของตัวบ่งชี้การแตกหัก" Physical Review Letters, 79, 3202 (1997)
• Callister Jr., William D. (2002) วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุ: บทนำISBN 0-471-13576-3
• Peter Rhys Lewis, Colin Gagg, Ken Reynolds, CRC Press (2004), วิศวกรรมวัสดุทางนิติวิทยาศาสตร์: กรณีศึกษา

• พิพิธภัณฑ์ความล้มเหลวของชิ้นส่วน (จัดเก็บเมื่อปี 2016) มหาวิทยาลัยเปิด
• การแตกหักและการซ่อมแซมชามดินเผา
• การแตกหักแบบยืดหยุ่น