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AISI 304不銹鋼管材是一種應用非常廣泛的工程構件,管材在使用中由於 熱應力或振動等負載的交替作用, 很容易在環向方向起始穿透式裂縫,當 裂縫起始後便開始穩定成長,直到無法承受外加負載時發生斷裂行為。本 文針對管材在裂縫起始後,裂縫穩定成長,斷裂二個階段提出三種研究方法 。首先,為準確預估含穿透式環向裂縫管材的疲勞壽命,必須先求得正確的 應力強度因子。接著探討可能使裂縫減速的方法。最後,探討管材的斷裂 現象。首先利用相似原理及應變計量測方法,量測具穿透式環向裂縫管材 的應力強度因子,以供能準確的預測疲勞壽命。試驗發現由相似原理所得 的結果與Sanders為架構發展所得的理論解最接近;應變計量測所得的結果 則因僅取描述裂縫尖端應力場函數係數中的前四項,而有明顯低估。其次, 分別利用鑽孔法,高峰應力減速及異物填充裂縫法修補裂縫。試驗結果發 現,鑽孔法中,若裂縫能確實長入孔內,則引起之減速循環數最多;異物填充 法中則需視填充是否確實決定減速效應。最後,以現有的三種工程評估法 評估管材承受單調加載與變動加載的能力。結果發現承受單調負載時均能 得到保守的評估,其中又以J積分估算法可預測整個負載及位移關係,最能 掌握整個斷裂行為;在變動負載中除淨截面塑性破壞法以降伏應力為依據 可得保守評估外,其餘幾乎均為不保守,有發展新的工程估算法之必要。
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