本文主旨在探討具傾斜中央穿透製縫之平板在承受雙軸向負載下，經膠合複合材料
補片修補後的力學效果，期能評估補綻後結構體的安全性，並尋求出最佳的補綻形
式。膠合複合材料補片修補裂縫之理念在於改變結構體之負載路徑，使其繞過結構
體之缺陷或裂縫處，因而降低裂縫尖端之應力集中現象與能量之分布，同時必需使
作用在黏著劑層之最大剪應力與補片纖維方向上最大正向應力均在設計規範內，以
保証結構在正常使用下不致破壞。
於此，本文乃利用有限單元法理論，並採三維奇異單元配合應變能密度理論，進行
純Ⅰ型與混合型破壞模式之彈性破壞分析，使用套裝軟體MARC K3版在Apollo-3500
工作站進行有限單元法之數值分析。研究重的點共分五部份：一．複合材料疊層補
片厚度之影響；二．雙軸向拉力或壓力負載型式之影響；三．補片邊緣傾斜角之影
響；四．補片纖維方向之影響；五．單邊或雙邊補綻型式之影響。由分析結果可得
幾點重要結論：補片厚度增加強度愈好，應力強度因子及纖維正向應力均下降，但
黏著劑剪應力相對增加；不同的負載型式在純Ⅰ型破壞時，平板承受橫向壓力將使
應力強度因子下降，但纖維正向應力及黏著劑剪應力相對增加，而平板承受橫向拉
力時則反之，於混合型破壞狀況下，無橫向負載時具較低的應變能密度與黏著劑剪
應力τxz，纖維正向應力則隨橫向拉或壓負載而有迴異不同的結果；補片邊緣傾斜
角愈大可使黏著劑間之最大剪應力明顯下降，而對應力強度因子及纖維正向應力影
響則很有限；補片纖維方向之設計則受裂縫傾斜角及負載型式影響頗大，期使應力
強度因子下降且纖維承受較小正向應力與黏著劑層承受較小剪應力，若單純就降低
應力強度因子之考量，在雙邊補綻中，最佳補綻方向將受最大負載方向所主導，故
最佳補綻方向將在垂直裂縫方向和最大負載方向折中而得，且隨負載愈大，最佳補
綻方向愈偏向負載方向，而在單邊補綻中，靠近補綻面之趨勢同雙邊補綻，未受補
綻面則受彎矩效應影響，由裂縫開口方向所主導，最佳補綻方向以垂直裂縫方向為
宜；單邊補綻方式較之雙邊補綻方式，由於彎矩效應之影響使補綻效果大打折扣。
因此，各設計參數對結構之影響雖複雜，但可依設計訴求之重點尋求出較佳補綻型
式。
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