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研究生:張夷華
研究生(外文):Chang,Yi-Hwa
論文名稱:聚二醚酮熱塑性複合材料之潛變行為
論文名稱(外文):The creep behavior of polyether-ether-ketone composite material
指導教授:陳兆勛
指導教授(外文):Chen,Chao-Hsun
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:應用力學研究所
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:1993
畢業學年度:81
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:聚二醚酮艾氏等值定理莫氏平均應力場
外文關鍵詞:PEEKEshelby's equivalent principleMori and Tanaka's Mean-Field
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本文主要是以實驗方法探討碳纖維強化型複合材料的黏彈性質。經由對基
材所作的單軸拉伸及拉伸潛變試驗, 則我們可以驗證所建立的四元件
Burger模型, 能夠充分清楚的描述此高分子基材的黏彈性質; 並進而引用
至高分子基複合材料, 在此我們所使用的試驗材料為熱塑性塑膠 (聚二醚
酮 PEEK)及其複合材料 (Carbon/PEEK )。此外對於不同的纖維體積分量
情形下, 該模型亦可獲得良好的一致性。在理論部分則從微觀力學方面著
手, 引用艾氏的等值定理(Eshelby's equivalent principle)和莫氏的平
均應力場 (Mori and Tanaka's Mean -Field Stress)觀念, 可以推導出
整個複合材料的有效彈性模數 (Effective Elastic Moduli ); 並以增量
的觀念來決定在不同的時間增量下, 基材中應力的分配情形, 而由此可預
測在不同的纖維體積分量下,整個複合材料的潛變歷程。從所得的實驗結
果顯示: 以上述之理論分析可充分描述高分子複合材料在常溫下的拉伸潛
變行為。本文針對線性高分子基材及其複合材料的常溫潛變行為, 提出了
以一個線性四元件 Burger 模型來描述; 並用微觀力學的觀念來著手, 與
實驗相較之下可得到很好的一致性。另外在實驗方面, 我們也成功的將
PEEK 150P 粉末以壓力釜的製程, 壓製成所需之試片, 其材料性質與 I.
C.I 公司所提供者相近。綜合全文, 可將結論說明於下:經由本文的推
導, 我們可以清楚的得到:對於複合材料在常溫下的拉伸潛變行為, 只要
分別知道其中基材和填充物的材料常數以及填充物的體積分量, 則即可獲
得該材料的潛變歷程。以 PEEK 150P 作拉伸潛變試驗所得之四個材料常
數, 及利用線性四元件 Burger 模型, 可清楚描述此材料及其複合材料的
常溫潛變行為。對於不同纖維體積分量複合材料的潛變行為, 本文亦提供
一系列的實驗結果, 顯示在低填充時理論可充份預測其潛變行為;而在較
高填充纖維體積分量時有較大的誤差, 但整體而言其潛變趨勢仍合於我們
的預測。從本文的推導與實驗結果, 我們可將其推廣至其他的線性基材及
複合材料的常溫潛變行為的預測上。至於對於在不同的溫度下材料的潛變
行為,則有待日後作更進一步的研究。而 從我們對 PEEK 150P 及
Carbon/PEEK所設定的溫度和壓力的製造流程, 可以成功的製造出可用之
試片; 而其結晶度為32 % 。若改變 製程條件, 如: 加熱速率、冷卻速
率..等, 試片的結晶度會隨著改變; 因此機械性質亦會跟著變化。所以在
分析材料的潛變行為時, 應注意必須維持所有的試片有相同的結晶度, 如
此方能減少不必要的誤差。

A linear four-element Burger mechanical model has been employed
for application to viscoelastic polymers.The influence of
volume-fraction of inclusions on the overall creep strain of a
polyether-ether-ketone (PEEK) matrix composite. The creep rate
of the PEEK-matrix,depends linear on the creep strain and
primary creep,resulting from the viscous flow of creep
deformation,is also considered in addition to the usual steady
state,or secondary creep .The method developed for the
calculation of incremental process is based upon Eshelby's
(1957) equivalence principle of an inhomogeneity-transformation
problem and mori-tanaka's (1973) idea of mean-field stress. In
order to examine the applicability of the model to the pure
PEEK resin and Carbon/PEEK,a series of experiments for PEEK
150P and unidirectional carbon fiber-reinforced PEEK composites
has been carried out,which include constant rate of tensile
tests and constant load tensile creep tests.It is found that
the pure PEEK resin and its composite satisfies the four
element Burger model and the model agrees the experiments
extremely well.Also,it is demonstrated that this sample, albeit
micromechanics theory is capable of predicting the volume
fraction dependent creep,with a characteristic consistent with
the known elastic behavior.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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