每年全世界铁路因轨道断裂，带来人命及财物损失以数十亿美元计。因此研究轨道裂纹扩展而成为轨道力学的一个重要分支。能够估算裂纹扩展到临界尺寸所需的应力循环次数，继而推算可能导致钢轨断裂还需通过多少总载重及多少时间，对保障行车安全具有重大意义。轨道如经过一段时间的营运，承载力必然下降，钢轨逐渐疲劳，陆陆续续出现各种损伤及大量的钢轨断裂，最终破坏轨道承载能力，不但影响运营状态，而且危及行车安全。其实有些因素对影响轨道运营状态评估是可以精确计算出来，但是也有很多因素模糊不清，很难用一个公式将他们包括在内计算钢轨的寿命期限。当然，通过调研，总结过去的损伤数据及轨道专家经验，利用模糊数学综合评判的方法对轨道运营状态进行评估。现今无论车速不断提高及载重量不断增加，在循环加载下，经足够的应力或应变循环后，损伤累积可使钢材产力裂纹，或使裂纹进一步扩展至断裂，对于初始宏观裂纹(可由无损探伤查检)导致断裂，即裂纹一旦起裂就迅速失稳扩展直至钢轨沿裂纹面断裂，以应力强度因子KIc为控判参量建立断裂准则。应力强度因子则与所加载荷有关。裂纹可分成三种基本类型：张开型或I型，滑移型或Ⅱ型，撕裂型或Ⅲ型。当列车驶经钢轨时，钢轨会承受垂向力、横向力及纵向力。因为钢轨受垂向力比较多，所以张开型裂纹出现机会率比较大。如果我们能够找出“一型”轨道裂纹模式应力强度因子，便能采取适当措施阻止裂纹扩张，延长钢轨寿命。增加钢轨断裂轫度、减少轴重、养护路基、改良钢轨设计、减低钢轨应力变动及增强无损探伤都可延长钢轨疲劳寿命。