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研究生:鄭嘉仁
研究生(外文):Chia-Jen Cheng
論文名稱:微結構缺陷對蜂巢材料疲勞壽命之影響
指導教授:黃忠信黃忠信引用關係
指導教授(外文):Jong-Shin Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:疲勞蜂巢材料缺陷
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  鋁合金因具有質量輕、強度高與防蝕性佳等優點,因此已廣泛地應用於航太、船舶及國防工業等方面。通常將鋁合金製成蜂巢狀微結構,並應用於三明治層板結構之心材,如此可利用其質量輕之優點,以減輕整體結構重量。一般三明治結構除承受靜力載重作用下,亦承受機械運轉震動及自然之反覆載重,反覆載重作用下,可能因疲勞損傷之累積,最後導致結構之破壞。

  本文改變鋁蜂巢材料中微觀桿件之形狀與分佈,進一步利用有限元素程式數值分析,以探討其對蜂巢材料疲勞壽命之影響。首先,考慮微觀桿件排列方式不同之效應,藉由Voronoi蜂巢材料於無限域概念之邊界設定,針對蜂巢材料之微觀桿件是否含微觀裂紋進行疲勞分析,結果顯示Voronoi蜂巢材料中微觀桿件最大應力較規則六邊形蜂巢材料高約40%至70%,因此,微結構桿件不規則排列將減短蜂巢材料疲勞壽命。另外,為探討微觀桿件幾何形狀之效應,令微觀桿件之剖面並非固定,結果發現蜂巢材料之數值分析具變剖面微觀構件之應力變化,同樣假設是否含微小裂紋,結果發現蜂巢材料之疲勞壽命於低相對密度條件下,主要受到微觀桿件中之變斷面區域比例的影響,而相對密度越大者,變斷面微觀桿件將可增長蜂巢材料之疲勞壽命。本研究成果除增進瞭解微觀結構缺陷對蜂巢材料疲勞壽命的影響外,亦提供結構工程設計上之參考。
摘要 Ⅰ
誌謝 Ⅱ
目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅴ
圖目錄 Ⅵ

第一章 緒論 1
  1.1 研究動機與目的 1
  1.2 本文內容與組織 1

第二章 相關理論與文獻回顧 4
  2.1 細胞型材料 4
  2.2 疲勞破壞 4
    2.2.1 無裂縫之疲勞壽命 5
    2.2.2 含一裂縫之疲勞壽命 6
  2.3 文獻回顧 6

第三章 Voronoi 蜂巢材料單軸疲勞行為 13
  3.1 規則六邊形蜂巢材料 13
    3.1.1 含微觀裂紋之微觀桿件 16
    3.1.2 微觀桿件不含微小裂紋之高週疲勞 19
  3.2 無限域Voronoi 蜂巢材料疲勞行為之數值模擬 20
    3.2.1 數值分析模式之建立 21
    3.2.2 含微觀桿件裂紋之疲勞壽命 23
    3.2.3 無微觀桿件裂紋之疲勞壽命 25
    3.2.4 微觀桿件排列缺陷之疲勞壽命 26
  3.3 數值結果與討論 27
    3.3.1 含微觀裂紋 27
    3.3.2 不含微觀裂紋 28

第四章 具變斷面微觀桿件之蜂巢材料疲勞行為 48
  4.1 數值模式 48
  4.2 疲勞壽命分析 50
    4.2.1 含一微觀裂紋之疲勞壽命 51
    4.2.2 無微觀裂紋之疲勞壽命 51
  4.3 結果與討論 52
    4.3.1 微觀桿件含微裂紋 52
    4.3.2 微觀桿件無微裂紋 53

第五章 結論 72
參考文獻 74
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[16] Jibbitt, Karlsson and Sorensen, Inc. “Abaqus/Standard user’s manual.”
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