近年來頻傳的空難事件中,除人為因素外,潛伏於飛行結構體中的缺陷(如製造過程 之不當造成的裂縫、孔隙等)受到飛行環境自然因素的影響,致使裂紋失穩成長而危 及飛機結構安全,被認為是肇事的主因。上述因素中,尤以短時間內溫度之急劇變化 (thermal spike ),對結構物的影響最為顯著。此外,其它如軍事武器、核子反應 爐等受到溫度變化而產生破壞的現象,皆應一併被列為材料科技中不容忽視之課題。 在線彈性破壞力學的領域中,以往之研究,承認應力強度因子(stress intensity - factor)是一個很重要的參量,惟溫度因素甚少列入考量。針對此項缺失,本文乃著 手研究溫度變化對複合形(mixed mode)含裂紋結構體應力強度因子的影響,並加以 深入的探討。 研究之方法,首先引進等效載荷的觀念,將有限差分法及有限元素法所計算得之虛擬 裂紋面熱應力,轉換為裂紋面上之等效熱應力,接著配合權衡函數加權疊加來求欲知 之應力強度因子值。至於溫度的分佈,僅探討以等溫加諸二維結構體之四周,然後擴 散至內部達平衡的例子,先以瞭解擴散的影響,並討論應力強度因子從起始溫度到平 衡之變化,進而可判定裂紋長度及斜角是否危及結構,加以衡量,以確保結構之安全 。
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