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研究生:譚仲明
研究生(外文):TAN,ZHONG-MING
論文名稱:橢圓形脫層對複材層板挫曲行為之影響
指導教授:葉孟考葉孟考引用關係
指導教授(外文):YE,MENG-KAO
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:動力機械研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1991
畢業學年度:78
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:脫層複合材料挫曲有限單元固體力學
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具有脫層的複材層板在挫曲後易造成在脫層裂縫尖端局部很高的應力產生,而導致脫
層成長。因此挫曲強度是決定複材層板強度的一個重要參數。本文將從理論及實驗兩
方面研究一具有橢圓形膠層之複材層板受到單軸壓力時的挫曲行為。
在實驗方面,進行了一系列的實驗探討橢圓形脫層對複材層板挫曲強度之影響,並觀
察挫曲之型態,同時使用超音波非破壞性檢測系統(Ultrasonic NondestructiveIns
pection System) 在試片進行實驗前後掃瞄乙次,觀察是否有脫層成長及脫層成長之
情形。試片可分為無脫層及具脫層試片兩類,疊層方式皆為 [+θ/-θ] 共八層,實
驗過程中具脫層試片變動其脫層範圍大小,纖維角度,脫層在厚度方向僧及脫層長軸
及施載方向之夾角等參數,來測試這些因素對挫曲型態之影響,並觀察何時會有脫層
成長之現象及脫層成長之情形。
在理論分析方面,本文使用非線性有限單元法,來模擬複材層板挫曲及挫曲後行為,
并計算能量釋放率,預測脫層成長情形。本文引用更新拉格朗治之觀念來推導有限單
元系統方程式,同時使用負載控制法及位移控制法配合修正型牛頓一拉夫森(Modif-
ied Newton-Raphson)疊代法,求解非線性系統方程式以縮短計算時間。
本文進行了一系列之挫曲實驗探討脫層對複材層板挫曲行為及挫曲後脫層成長之影響
,且以有限單法來分析結果與實驗結果比較,得到以下之結論:
(1)複材層板之挫曲強度隨著脫層區域之增加而減少,而挫曲後脫層成長起始時刻
則在超過特定脫層區域(與其他參數亦有關)後隨著脫層區域之增加而提早。
(2)當複材層板疊層方式為[+θ/-θ] ,具脫層複材層板之挫曲型態,隨著纖維角
度θ之增加而由混合型挫曲轉變成整體挫曲。
(3)當脫層在厚度方向位置愈靠近層析中央時,複材層板挫曲強度則隨之降低。
(4)複材層板挫曲強度隨著脫層長軸與加載方向夾角之增加而減小。
(5)由脫層形狀及材料常數等參數研究得知,影響複材層板挫曲強度最大者為軸向
楊氏系數(E1),其餘參數之影響輕微幾乎可以忽略。

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