臺灣博碩士論文加值系統

摘要
隨著時代的進步，材料工業逐漸重要，複合材料(Composite materials)的革命發展演進，在現今科技時代中，高科技產品均力量採用。而複合材料三明治結構，因外在承載負荷或遭外物衝擊等因素時易造成面板有所損壞，尤其是複合材料積層板對衝擊損傷是非常敏感，同時，應用複合材料做為修補時，對修補後的強度是否恢復原強度範圍值亦為為重要之考量目的。本文採用複合材料玻璃纖維三明治結構討論其衝擊特性與修補後結構性能，將設計採用高密度保麗龍芯材與玻璃纖維混入環氧樹脂製成不同型式的複合材料三明治結構試片，探討複合材料三明治結構的抵抗彎曲及抗高壓與拉的強度能力。衝擊試驗研究方法將自製衝擊試驗機台，模擬對不同角度、質量之衝擊能量衝擊試片產生並分析其特性。另一方面，討論衝擊破損後修補特性，以及進行複合材料三明治結構之彎曲強度的性能分析。實驗結果發現複合材料原始試片與修補後性能分析，所承受最大力量/應力，均達到原始試片的基本應力強度。其修補彎曲強度均增強0.01Mpa至0.06Mpa，證明修補後強度可以達到原始的標準或更好。對受輕微破損或裂痕的複合材料三明治結構，可用玻璃纖維進行修補增強其強度，也符合未來修補的經濟效益。



關鍵字:三明治結構、衝擊實驗、複材修補、彎曲測試

ABSTRACT
Materials industry has become more important as the progress of technology. Composite materials are widely applied in high-tech products nowadays. However, the panels with the sandwich structure of composite materials would be destroyed by the external loads or strikes. The purpose of this study is to explore whether composite materials used as materials of repairing structure would recover the original strength. This article discusses its impact behavior of composite glass fiber sandwich structure and structure performance after repair, design using high density styrofoam core material mixed with epoxy resin and glass fiber made from different types of composite sandwich structures test piece, exploring the bending resistance of composite sandwich structure and ability to resist pressure and tensile strength. The experiment used a self design shocks equipment to simulate energy impacts with different levels of damage energy caused by different impacts angle and mass of weight. On the other hand, the impact damaged patch characteristics, and performance analysis of bending strength of composite sandwich structures will be discussed. The results indicated repaired test pieces enhanced the bending strength from 0.01 Mpa to 0.06 Mpa. It is suggested that repairing can enhanced the strength of material to the original strength and even better than the original one. The study implicated the repair of composite materials of structure by using glass fibers would cause the economic benefits in materials industry.

Keywords： sandwich structure、 impact test、composite repair、 bending test

目次
中文摘要 i
英文摘要 ii
目次 iii
表目錄 v
圖目錄 vi
符號表說明 xi
第一章 緒論 1
第一節 前言 1
第二節 研究動機與目的 2
第三節 文獻回顧 3
第四節 研究方法 4
第五節 論文架構 6
第二章 理論 7
第一節 古典層板理論 7
第二節 三點彎曲理論及公式 8
第三節 撓曲試驗 11
第四節 衝擊破壞與試驗 13
第五節 複合材料結構修補 16
第三章 實驗流程 20
第一節 設備簡介 22
第二節 實驗材料 26
第三節 複合材料試片製作 29
第四節 衝擊測試機製作 34
第五節 複合材料修補作業 40
第六節 三點彎曲測試 43
第四章 結果與討論 46
第一節 實驗結果 46
壹、不同的成型方式試片比較 46
貳、原始試片不同的角度試片比較 49
參、疊層不同高角度衝擊試片測試比較 53
肆、不同角度、重量、衝擊試片修補測試比較 61
伍、疊層同角度衝擊修補後與原始試片性能比較 88
第二節 問題討論 94
第五章 結論與未來展望 99
第一節 結論 99
第二節 未來展望 101
參考文獻 102
作者簡歷 104

參考文獻
[1]顧宜，複合材料，新文京開發出版社，p.1-18，2002。
[2]游錫揚，纖維複合材料，國彰出版社，p.1-4，1997。
[3]A.BrentStrong,Fundamentals of Composites Manufacturing: Materials, Methods,and Applications, p.1-6,Society of Manufacturing Engineers,1989.。
[4]中國航空研究院，複合材料結構設計手冊，航空工業出版社，pp.4，2004。
[5]吳協銘，”三明治複合材料結構設計與性能測試”，中華科技大學飛機系統工程研究所碩士論，2010。
[6]黃建樺，”複合積層板殼之低速衝擊破壞特性研究”，國立臺灣大學造船及海洋工程學研究所博士論文，2001。
[7]李家慶，”複合材料積層板衝擊模擬與實驗”國立雲林科技大學機械工程研究所碩士論文，2008。
[8]賴居廷，”複合材料多孔材三明治結構之衝擊行為研究”，私立中華大學工業工程與科技管理學系碩士論文，2011。
[9]蔡欣諭,“蜂巢三明治複合材料板之衝擊與衝擊後壓縮性質之探討＂, 碩士論文，逢甲大學紡織工程研究所，中華民國九十六年。
[10]林松濤，”複合材料修補脫膠現象之研究”，國立台灣大學機械工程研究所碩士論文，2001。
[11]周文清，”黏著修補技術之補片最佳設計”，國立成功大學機械工程研究所碩士論文，1994。
[12]葉孟考、林佳民,“奈米複合材料三明治結構之彎矩實驗＂, 中國機械工程學會第二十四屆全國學術研討會論文, 中華民國九十六年。
[13]R.F.Gibson,“Principlesof Composite Material Mechanics“, McGraw-Hill, Inc, 1994.
[14]黃淳權、施延欣，“材料力學＂，高立圖書有限公司，中華民國九十二年。

[15] 許明發，郭文雄，”複合材料”，高立圖書股份有限公司，民國96年8月，P373-374。
[16] 歐陽中，1998，心蕊織物複合材料衝擊後壓縮性質之研究，私立逢甲大學， 碩士論文。
[17] 劉國雄，林樹均，李勝隆，鄭晃忠，葉均蔚，”機械材料學”，全華圖書股份有限公司，2007年4月P26-28。
[18]翁慶隆、沈賢、柯正忠，飛機結構膠合修補技術，中山科學研究院、P.1-3,民國87年6月。