斷裂力學是研究材料裂紋擴展的力學領域。 它使用分析固體力學的方法計算裂紋的驅動力，使用實驗固體力學的方法來表征材料的抗斷裂能力。

理論上，尖銳裂紋尖端前的應力變為無窮大，不能用來描述裂紋周圍的狀態。 斷裂力學用于表征裂紋上的載荷，通常使用單個參數來描述裂紋尖端處的完整載荷狀態。 已經開發了許多不同的參數。 當裂紋尖端的塑性區相對于裂紋長度較小時，裂紋尖端的應力狀態是材料內部彈性力的結果，稱為線彈性斷裂力學 (LEFM)，可以使用應力來表征 強度因子 K {\displaystyle K} 。

當裂尖塑性區尺寸過大時，可采用彈塑性斷裂力學，參數為J積分或裂尖張開位移。

表征參數描述了裂紋尖端的狀態，然后可以將其與實驗條件相關聯以確保相似性。 當參數通常超過某些臨界值時，就會發生裂紋擴展。 當超過應力腐蝕應力強度閾值時，腐蝕可能導致裂紋緩慢擴展。 類似地，小缺陷在承受循環載荷時可能會導致裂紋擴展。 被稱為疲勞，人們發現，對于長裂紋，其增長速度主要取決于應力強度范圍 Δ K {\displaystyle \Delta K} 裂紋因施加載荷而經歷的應力強度范圍。 當應力強度超過材料的斷裂韌性時，就會發生快速斷裂。 裂紋擴展的預測是損傷容限機械設計學科的核心。

材料制造、加工、機械加工和成型的過程可能會在成品機械部件中引入缺陷。 由于制造過程，所有金屬結構中都存在內部和表面缺陷。 并非所有此類缺陷在使用條件下都是不穩定的。 斷裂力學是對缺陷的分析，以發現安全的（即不生長的）和易于擴展為裂紋并因此導致有缺陷的結構失效的缺陷。 盡管存在這些固有缺陷，但通過損傷容限分析實現結構的安全運行是可能的。 斷裂力學作為一門批判性研究的學科，才出現了一個世紀，因此相對較新。

斷裂力學應嘗試為以下問題提供定量答案：

• 組件的強度與裂紋尺寸的關系是多少？
• 在使用載荷下可以容忍多大的裂縫尺寸，即xxx允許的裂縫尺寸是多少？
• 裂紋從某個初始尺寸（例如最小可檢測裂紋尺寸）增長到xxx允許裂紋尺寸需要多長時間？
• 假設存在一定的預先存在的缺陷尺寸（例如制造缺陷），結構的使用壽命是多少？
• 在可用于裂縫檢測的時間段內，應多久檢查一次結構是否有裂縫？