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研究生:蘇育德
研究生(外文):Yi-Der Su
論文名稱:複合材料疲勞壽命之探討
論文名稱(外文):Study on Fatigue Life in Composite Materials
指導教授:黃順發黃順發引用關係
指導教授(外文):Shun-Fang Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
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:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:疲勞S-N曲線頻率應力比旋轉因子平移因子
外文關鍵詞:fatigueS-N curvefrequencystress ratiorotating factorshift factor
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因其高分子基複合材料具有黏彈性,利用其加速特性,以短壽命的數據來預測其長壽命的行為,亦可大量節省實驗時間,因此,本研究最主要是利用玻璃纖維(fiber glass/epoxy)複合材料,經由疲勞實驗所繪製的S-N曲線,來預測疲勞軌跡,在不同的應力及頻率下將造成巨大的壽命改變。
在疲勞實驗中,應用四個相關參數:疊層角度、應力大小、外力頻率及應力比;在角度方面將考慮 、 、 等疊層,應力大小(stress level)則從60%到90%的拉伸強度,外力頻率(frequency)為1 Hz、5 Hz、10 Hz及15Hz,應力比(stress ratio)則從0、0.1、0.3和0.5,利用平移(shift factor)及旋轉(rotating factor)等轉換因子,從疲勞實驗的數據,建立玻璃纖維複合材料在不同角度下的S-N主曲線(master curve)。

Because of the viscoelastic property of glass/epoxy composite material, the accerated fatigue property can be used to predict the behavior of long fatigue life from the data of short fatigue life. Therefore, it can save the time of fatigue test. The purpose of this work is to construct accerated fatigue property by means of fatigue test shown by S-N curve for fiber glass/epoxy.Hence, the effects of stress ratio and stress frequency on fatigue life are clear.
The following four parameters are considered in fatigue test :the fiber orientation of a laminated composite, stress level , stress frequency, and stress ratio. In view of fiber orientation , , and are considerated.The stress level is from 60% to 90% of ultimate strength and the stress frequency is from 1 ,5 ,10 to 15Hz . The stress ratio is from 0, 0.1, 0.3 to 0.5. We take advantage of shift and rotating factor to construct master curve of S-N relation in different fiber orientation of fiber glass/epoxy from fatigue data.

中文摘要i
英文摘要ii
誌謝iii
目錄iv
表目錄vii
圖目錄ix
符號說明xii
一、 緒論1
1.1 前言1
1.2 文獻回顧2
1.3 動機及目的4
二、 理論基礎5
2.1 靜力測試5
2.2 疲勞理論6
2.2.1 S-N曲線6
2.2.2 平均應力效應(Mean Stress Effect)7
2.2.3 疲勞之破壞過程8
2.2.3.1 第一階段(region Ⅰ)8
2.2.3.2 第二階段(region Ⅱ)8
2.2.3.3第三階段(region Ⅲ)8
三、 實驗過程及方法9
3.1 本研究之實驗目的9
3.1.1 實驗設備9
3.2 複合材料疊層板之製作9
3.2.1 預浸材料疊層9
3.2.2 熱壓成型10
3.3 試片製作及程序 12
3.4 機械性質量測 14
3.4.1 值及 值之量測14
3.4.2 值之量測15
3.4.3 值之量測16
3.5 疲勞測試17
3.5.1 試片製作17
3.5.2 疲勞實驗流程18
3.5.3 MTS 810動態材料測試機之簡介及操作流程19
3.5.3.1 MTS 810動態材料測試機之簡介19
3.5.3.2 MTS 810動態材料測試機之操作流程簡介19
3.5.4 疲勞測試參數設計21
四、 結果與討論23
4.1 23
4.1.1 頻率效應(frequency effect)23
4.1.2. 應力比(R)效應25
4.1.3. 溫度量測27
4.2 試片28
4.2.1 頻率效應(frequency effect)28
4.2.2 應力比(R)效應29
4.2.3. 溫度量測31
4.3 900試片32
4.3.1 頻率效應(frequency effect)32
4.3.2 應力比(R)效應33
4.3.3. 溫度量測34
4.4 交互比較35
4.4.1 頻率效應(frequency effect)35
4.4.2 應力比(R)效應35
4.4.3. 溫度量測36
五、 結論68
參考文獻69

【1】黃嘉彥,1997,工程結構之疲勞與破壞,徐氏基金會,台北.
【2】D.Kujawski and F.Ellyin., 1995 , ”Rate/frequency-dependent behavior of fibreglass/epoxy laminates in tensile and cyclic loading,” ,Journal of .Composite Materials, Vol.26, No.10, pp719-723.
【3】C.-H.Lee and M.-H.R.JEN,1997,”Fatigue Respone and Modelling of Variable Stress Amplitude and Frequency in AS-4/PEEK composite Laminates,Part1:Experiment,”,Journal of Composite Materials,Vol.34,No.11,pp.906-928.
【4】C.-H.Lee and M.-H.R.JEN,1997,”Fatigue Respone and Modelling of Variable Stress Amplitude and Frequency in AS-4/PEEK composite Laminates,Part2:Analysis and Formulation,”
, Journal of Composite Materials, Vol.34, No.11,pp.930-953.
【5】Miyano,Y.,Nakada,M.,Kudoh,H.,and Muki.R., 1999,”Prediction of Tensile Fatigue Life For Unidirectional CFRP,”Journal of Composite Materials,Vol.34, No.7.pp.538-550.
【6】Xiao,X.R.,2000,”Modeling of Load Frequency Effect on Fatigue Life ofthermoplastic Composites,”, Journal of Composite Materials, Vol.33, No.12,pp.1141-1158.
【7】沈勇全,1994,材料力學,高立圖書,台北.

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