在很多情况下钢结构脆断时并未超载,且塑性变形很小,其后果是灾难性的,任何工程均无一例外的要求避免脆断。而经典金属强度理论、损伤力学和断裂力学的研究成果均对结构钢宏观脆断无能为力。因此,将金属微观断裂机理和宏观经典力学结合起来,创立新的、行之有效的断裂准则将具有重大的理论意义和工程应用价值。本课题由结构钢断裂引出,其研究成果将进一步推广到军工、机械、航空航天等领域。这将是一个跨学科、跨行业的综合型课题,其涉猎范围广阔,涉及到材料力学、金属强度理论、损伤力学、断裂力学、弹性力学、塑性力学等多门学科。应力状态显著影响材料的破坏形式,试验证实:断裂延性随应力三轴比率的增加而降低,高三轴比率使材料更易于脆断。因此,从应力状态的角度可以得出:由强约束引起的高应力三轴比率是金属材料脆断的“元凶”。为探寻结构钢断裂机理,本文进行了开孔管和刻痕杆断裂试验和数值模拟,数值模拟结果和断裂试验吻合较好,为断裂准则的验证提供了可靠的依据。本文通过对结构钢的断裂研究,提出了一个广义双剪静水应力型断裂准则,并用刻痕杆开孔管和缺口板断裂试验对该断裂准则进行了验证,结果表明:建议的断裂准则具有较高的精度,但该断裂准则只适用于σ_m＞0的应力区间,对工程意义不大的σ_m＜0的应力区间未进行理论研究和试验验证,在以后的工作中,还需对该断裂准则进行修正和完善。通过结构钢宏观的断裂研究,探寻了结构钢断裂机理,提出了实用的结构钢宏观断裂准则,给出了工程中结构钢的断裂预测和设防,在以后的工作中还有待将该断裂准则推广到其他金属材料。