断裂已经成为许多行业最为苦恼的问题之一,它直接关系到构件承载能力和使用寿命,钢结构这一领域同样也不例外。在1994年北岭地震和1995年阪神地震中,梁柱连接发生了大量的脆性破坏,显示出了人们对结构钢断裂破坏机理认识的不足。为避免钢结构脆断造成的人员伤亡和财产损失,本文主要从应力状态对金属的破坏进行了试验和有限元研究。为研究结构钢在三轴应力状态下的断裂机理和抗断设防,对10个Q235结构钢半椭圆缺口板试件、10个Q345结构钢半椭圆缺口板试件和18个铝合金半椭圆缺口板试件进行了断裂拉伸试验和数值模拟分析,结果显示初始裂纹出现在应力比较集中的椭圆长轴顶端,裂纹沿着厚度和宽度同时扩展,试件最终在薄弱截面断裂。验证了“初始裂纹都位于垂直于加载方向的圆孔周边的试件表面”三轴应力在最危险断面沿厚度线性变化,应力三维度随开孔管半径的递增而增加。并且在三轴应力较高的区域首先出现裂纹。通过6个开孔管断裂拉伸试验和有限元分析,结果显示初始裂纹的扩展伴随着金属的屈服;断裂面沿着第一主应力的法平面发生破坏,开孔管在有限的塑性变形的情况下,发生脆性破坏;在含有裂纹、空洞、刻痕、凹角、缺陷处及截面突变部位易形成应力集中和脆性破坏。开孔管试件的承载力、塑性变形随着管孔径比η的增加而减小。管孔径比η相同时,双孔管的承载力高于单孔管,塑性变形能力强于单孔管;管孔径比越小,初始裂纹出现越早,断裂延性系数越小;管孔径比越大,初始裂纹出现越迟,断裂延性系数也越小。