凝集帯モデル — CAE用語解説

線形破壊力学（LEFM）は亀裂先端に応力特異点があることを前提にして応力拡大係数Kで破壊を評価するけど、亀裂先端近傍に塑性域や損傷帯がある場合には精度が落ちる。凝集帯モデル（CZM）は亀裂先端前方に「凝集帯」という仮想的なゾーンを設けて、開口変位δと凝集力Tのトラクション–分離則（T-δ則）で界面の軟化と破壊を表現する。接着剤層のはく離や複合材料の層間破壊に特に強い。

最も一般的なのはバイリニア型だ。開口変位δが小さいうちはT = K_cohesive × δ で線形に増加し、最大強度Tmaxに達したあとは軟化してδ = δfで完全破壊（T = 0）になる。この包絡線の面積が破壊エネルギーGc（モードIなら層間開口、モードIIならせん断）に相当する。AbaqusならCohesive Elementsまたはsurface-based cohesiveとして実装されていて、GIcとGIIcを材料試験（DCB試験・ENF試験）から入力する。

航空宇宙ではCFRP積層板のデラミネーション（層間はく離）進展がメインユースケースだ。落下衝撃後の圧縮強度（CAI）試験対応や、ボルト締結部の疲労き裂進展にも使われる。自動車では接着接合部（構造用接着剤）の剥離解析、電子部品では半田接合やアンダーフィル樹脂の剥離が典型だ。亀裂前縁の形状が複雑でもメッシュを切り直す必要がなく、X-FEM（拡張有限要素法）と組み合わせれば任意経路の亀裂進展も追える。

GIcはDCB（Double Cantilever Beam）試験、GIIcはENF（End Notched Flexure）試験という標準試験法が確立している。ただし接着界面は表面処理条件に敏感で、「接着剤メーカーのカタログ値をそのまま使っても合わない」ことが多い。実務では自社の試験条件・前処理条件でキャラクタライゼーションしたデータを使う。最近は逆解析（実験変位-力曲線とFEMをフィッティング）でパラメータを同定する自動化手法も普及してきている。