什麼是能量釋放率
裂縫擴展單位面積時釋放的彈性能。以 G 表示，平面應力下 G = K²/E，達到臨界值 G_c 時裂縫擴展。
日文名稱: エネルギー解放率
「能量釋放率」出現在1領域的1道練習題中（破壞力學與疲勞等）。
這個名詞所屬的領域: 破壞力學與疲勞
定義與單位
能量釋放率 G 是裂縫擴展單位面積時，從構件與負荷合在一起的系統中釋放的能量，單位為 J/m²。名稱中雖有「率」字，但不是每單位時間的量，而是每單位裂縫面積的量。無論保持荷重一定，或固定位移，裂縫稍微延伸時的 G 都是相同的值。G 達到推進裂縫所需的能量，也就是材料的阻力 R 時，裂縫就會擴展，因此其臨界值 G_c 是以能量表示材料抗破壞能力的破壞韌性。
與應力強度因子的關係及材料間的差異
在線彈性範圍內，G 與應力強度因子 K 的關係為：平面應力下 G = K²/E，平面應變下 G = K²(1 − ν²)/E。用這些式子把破壞韌性換算成能量，材料間的差異就一目瞭然。鈉鈣玻璃（K_IC 約0.75 MPa·√m、E 約70 GPa）的 G_c 約為8 J/m²，與表面能同一數量級。另一方面，K_IC 約50 MPa·√m、E 約210 GPa 的鋼約為1×10⁴ J/m²，可知裂縫尖端的塑性變形消耗了多出好幾個數量級的能量。
由柔度求得的方法
設荷重點位移與荷重 P 之比（位移/荷重）為柔度 C，對板厚 B 的試片可表示為 G = (P²/2B)(dC/da)。只要量測或計算柔度隨裂縫長度的變化，不必詳細解出應力分布也能求得 G。這個方法常用於難以求得 K 的問題，例如纖維強化塑膠的層間剝離。例如在積層板端部預製裂縫、向兩側拉開的雙懸臂樑（DCB）試驗中，可求得模式I的層間破壞韌性 G_IC。
R曲線與裂縫的穩定性
在延性材料與部分陶瓷中，隨著裂縫延伸，塑性區擴大或裂縫面之間的橋接增加，使裂縫擴展的阻力 R 變大，這稱為R曲線。在這類材料中，G 達到 R 也不會立刻破壞，裂縫稍微延伸後就停止。當裂縫延伸時 G 的增加率超過 R 的增加率，裂縫才會不穩定地擴展。荷重一定的條件比位移一定的條件，G 更容易隨裂縫增加而變得不穩定，因此試驗方法與結構的支撐方式也會影響破壞的進行。
練習能量釋放率的題目
在鋼這類具延性的金屬中，裂縫擴展所需的能量（臨界能量釋放率 G_c）比由表面能估算的 2γs（數J/m²左右）大好幾個數量級。主要原因為下列何者？
- A裂縫尖端發生塑性變形，以塑性功的形式消耗大量能量
- B金屬的表面能比陶瓷大數千倍
- C金屬中幾乎沒有裂縫，Griffith理論不適用
查看答案與解析
正確答案：A. 裂縫尖端發生塑性變形，以塑性功的形式消耗大量能量
Orowan與Irwin將Griffith的想法推廣到金屬，把裂縫擴展所需的能量表示為 G_c = 2γs + γp。γp 是在裂縫尖端塑性區中消耗的塑性功，在具延性的鋼中超過10⁴ J/m²，遠大於 2γs。金屬的表面能約為1〜3 J/m²，與陶瓷並沒有差到數量級不同的程度。金屬中也有夾雜物與裂縫，Griffith的能量收支在加入塑性功之後，仍直接作為基礎使用。像玻璃這樣不易塑性變形的材料，G_c 是與 2γs 同一數量級的小值。
常見問題
應該使用 G 還是 K？
在線彈性、塑性區小的範圍內，兩者具有相同的資訊，平面應力下可用 G = K²/E 換算。金屬的設計常用 K，複合材料層間剝離與黏著的評估常用 G。模式混合時，可以能量相加的 G 有時比較容易處理。
G_c 與表面能有什麼不同？
表面能是形成新表面所需的最小能量，G_c 則是實際推進裂縫所需的能量。在玻璃中兩者同一數量級，但在金屬中還要加上塑性變形的功，因此 G_c 比表面能大好幾個數量級。
能量釋放率的單位 J/m² 與 N/m 相同嗎？
相同。因為 J = N·m，J/m² 可以寫成 N/m。也可以把它看成作用在裂縫前緣每單位長度、想把裂縫往前推的力，在這個意義上有時也稱為裂縫擴展力。