エネルギー解放率 — CAE用語解説

どちらも同じき裂進展の「駆動力」を表すけど視点が違う。エネルギー解放率G（Griffith）は「き裂が単位面積進展したときに弾性ひずみエネルギーがどれだけ解放されるか（J/m^2）」というエネルギー論的な観点だ。応力拡大係数Kは「き裂先端の応力場の強さ」という応力論的な観点で、K^2 = G * E_prime（平面歪みならE/(1-nu^2)）という関係で繋がっている。実用上は、き裂が臨界エネルギー解放率Gcを超えると不安定破壊が始まる——これがGriffithの破壊基準だ。接着剤接合やCFRP積層板のはく離評価ではGcが重要な設計パラメータになる。

主に2つの方法がある。①J積分法：き裂先端を囲む経路積分でGを計算する。AbaqusやAnsysのKI/KII/KIII計算機能がこれを内部で使っている。経路独立性があるから計算精度が高い。②Virtual Crack Closure Technique（VCCT）：き裂先端の節点を少し開いたときのひずみエネルギー変化から計算する。界面き裂や複合材はく離の混合モード（GI・GII・GIII分離）が得られて、Mixed-Mode破壊基準（Benzeggagh-Kenane則など）への適用に便利だ。CFRPのはく離解析ではCZM（コヒーシブゾーンモデル）とVCCTの組み合わせが標準的になっているよ。