裂纹扩展速率da/ dN ,即交变载荷每循环一次所对应的裂纹扩展量,在疲劳裂纹扩展过程中,da/ dN不断变化,每一瞬时的da/dN即为裂纹长度α随交变载荷循环数N变化的a-N曲线在该点的斜率。裂纹扩展速率da/dN受裂纹前缘的交变应力场的控制,主要是裂纹**的交变应力强度因了的范围K和交变载荷的应力比R。线弹性断裂力学认为,在应力比不变的交变载荷的作用下,da/dN随NK的变化关系在双对数坐标系上呈图1所示的形状。
dal dN-AK曲线分成三个阶段:低速扩展段Ⅰ、稳定扩展段Ⅱ和快速扩展段III,阶段Ⅰ存在的垂直渐进线AK=AK。称为裂纹扩展门槛值,当AK<AK。时裂纹停止扩展,阶段IⅢ存在的垂直渐进线AK=AK。为材料的断裂韧度。阶段IⅢ对应的裂纹扩展寿命在整个裂纹扩展过程中所占的比例很小,对使用寿命的影响也很小,建立描述裂纹扩展速率的公式时主要考虑裂纹扩展的I、ⅡI阶段。
结构在交变载荷的作用下,其使用寿命分为裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命两部分。裂纹形成寿命为由微观缺陷发展到宏观可检裂纹所对应的寿命,裂纹扩展寿命则是由宏观可检裂纹扩展到临界裂纹而发生破坏这段区间的寿命,裂纹扩展由断裂力学方法确定。