能量释放率 — CAE术语解说

二者都表示裂纹扩展的"驱动力"，但角度不同。能量释放率G（Griffith）是从"裂纹单位面积扩展时释放多少弹性应变能（J/m^2）"的能量论角度看待。应力强度因子K是从"裂纹尖端应力场的强度"的应力论角度看待，通过关系式K^2 = G * E_prime（平面应变时为E/(1-nu^2)）相互联系。从实际应用来看，当裂纹超过临界能量释放率Gc时，就会开始发生不稳定破坏——这就是Griffith破坏准则。在粘合剂接合和CFRP层压板的分层评估中，Gc是重要的设计参数。

主要有两种方法。①J积分法：通过围绕裂纹尖端的路径积分来计算G。Abaqus和Ansys的KI/KII/KIII计算功能内部就是采用这种方法。由于具有路径无关性，计算精度较高。②虚拟裂纹闭合技术（VCCT）：通过计算裂纹尖端节点略微分离时的应变能变化来计算。可以获得界面裂纹和复合材料分层的混合模式（GI·GII·GIII分离），方便应用于混合模破坏准则（Benzeggagh-Kenane准则等）。在CFRP分层分析中，CZM（内聚区模型）和VCCT的组合已成为标准做法。