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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許志宏
研究生(外文):Chih-Hung Hsu
論文名稱:不同外徑/壁厚比圓管在循環彎曲負載下黏塑性皺曲行為之研究
論文名稱(外文):The Viscoplastic Buckling of Circular Tubes with Different Diameter/Thickness Ratio under Cyclic Bending
指導教授:潘文峰
指導教授(外文):Wen-Fung Pan
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:工程科學系碩博士班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
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:119
中文關鍵詞:304不鏽鋼圓管
外文關鍵詞:304 stainless steel
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圓管在實際工業結構物應用中常承受循環彎曲的負載,循環彎曲負載會造成圓管橫斷面產生橢圓化的變化,且隨著負載循環次數的增加,橢圓化亦會隨著增加,最後當到達某個循環次數時,該圓管會產生皺曲的損壞現象。不同的外徑/壁厚比的圓管承受不同曲度率循環彎曲負載時,由於外徑和壁厚的變化不同以及圓管承受不同的曲度加載率負載時,必定會產生不同的力學行為反應;此外不同外徑和壁厚的變化與不同的曲度加載率負載也會造成圓管管面橢圓化的變化有很大的不同,這些變化將進一步影響皺曲的發生時機。所以不同外徑/壁厚比圓管受不同曲度加載率的循環彎曲負載,其力學行為以及皺曲損壞的研究對工業結構物是相當重要的課題。針對此課題本文提出下列的研究。
實驗方面:本實驗採用“彎管試驗機”及“曲度-橢圓化量測器”來控制對稱曲度下,不同外徑/壁厚比的SUS 304不�袗�圓管承受不同曲度加載率的循環彎曲負載實驗。實驗結果顯示,圓管的外徑越小,管徑面越易橢圓化,且產生皺曲所需循環圈數越少。此外,SUS 304不�袗�圓管在循環彎曲負載下,彎曲曲度率越快,不�袗�管有較硬化的現象發生,而管徑面的橢圓化也因較快彎曲曲度率而增加,使到達皺曲時的循環次數較少。
理論方面:針對不同的外徑/壁厚比的圓管承受不同曲度加載率的循環彎曲負載皺曲損壞的理論,本文是將Kyriakides 和Shaw (1987)、Pan 與 Her (1998)及Lee、Pan 與 Kuo (2001)所提出的理論加以整合及修改,修改後的理論可用來描述不同外徑/壁厚比的圓管承受不同曲度加載率的循環彎曲負載時,循環至皺曲的次數、彎曲曲度率、不同外徑/壁厚比和控制曲度量的關係。實驗和理論結果比較顯示,理論能合理的描述實驗的結果。
目錄
頁次
誌謝
目錄 …..……………………………………………………………… I
圖目錄 ………………………………………………………………III
表目錄 ………………………………………………………………IX
符號說明 ……………………………………………………………….X
摘要 ………………………………………………………………XI

第一章 緒論 ..……………………………………………...1
1-1 前言 ....………………………………………..1
1-2 文獻回顧 ……………………………………..1
1-3 研究目的 ……………………………………..9
第二章 實驗設備 ………………………………………...11
2-1 整體設備 ……………………………………11
2-2 實驗機詳細說明 ……………………………14
2-2-1 彎管試驗機本體 ……………………..14
2-2-2 油壓伺服控制設備 …………………..16
2-2-3 電腦監控統系 ………………………..17
2-2-4 檢測儀器 ……………………………..19
2-3 整體組裝功能 ………………………………20
第三章 量測裝置 ………………………………………...29
3-1 曲率檢測器與使用原理 ……………………29
3-2 管徑檢測器與使用原理 ……………………30
第四章 實驗方法 ………………………………………...36
4-1 實驗原理 …………………………………..36
4-2 實驗步驟 …………………………………..37
4-3 實驗材料 …………………………………..39
4-4 實驗試件 …………………………………..40
4-5 實驗值的整理 ……………………………..41
4-6 注意事項 …………………………………..42
第五章 實驗結果與討論 ………………………………...46
5-1 循環彎曲實驗部分 ………………………..46
5-2 皺曲行為發生實驗部分 …………………..48
第六章 理論分析 ………………………………………...89
第七章 結論 …………………………………………….100
參考文獻 …………………………………………………...102
個人履歷
1982. Kyriakides, S. and Shaw, P. K. “Response and Stability of Elastoplastic Circular Pipes Under Combined Bending and External Pressure, ” International Journal of Solids and Structures, Vol. 18, pp957-973

1985. Shaw, P. K. and Kyriakides, S. “Inelastic Analysis of Thin-Walled Tubes Under Cyclic Bending,”International Journal of Solids and Structures, Vol. 21, pp.1073-1100

1987. Kyriakides, S. and Shaw, P. K.“Inelastic Buckling of Tubes Under Cyclic Bending,”Journal of Pressure Vessel Technology, Vol.109, pp. 169-178

1988. Corona, E. and Kyriakides, S.“On the Collapse of Inelastic Tubes under Combined Bending and Pressure,” International Journal of Solids and Structures, Vol. 24, pp. 505-535

1991. Corona, E. and Kyriakides, S.“An Experimental
Investigation Degradation and Buckling of Circular Tubes Under Cyclic Bending and External Pressure,”Thin-Walled Structure 12 pp229-263

1991. Kyriakides, S. and Ju, G. T.“Bifurcation and Localization Instabilities in Cylindrical Shells under Bending –I. Experiments, ”International Journal of Solids and Structures, Vol. 29, pp1117-1142

1996. Corona, E. and Vaze, S. P. “Buckling of Elastic-Plastic Square Tubes Under Bending, ”International Journal of Mechanics and Science. Vol. 38, pp735-775

1998. Pan, W. F. , Wang, T. R. and Hsu, C. M.“A Curvature -Ovalization Measurement Apparatus for Circular Tubes under Cyclic Bending, ”Experimental Mechanics -an International Journal. Vol. 38, No.2, pp99-102

1998. Pan, W. F. and Her, Y. S. “Viscoplastic Collapse of Thin-Walled Tubes under Cyclic Bending,”ASME Journal of Engineering Materials and Technology," Vol. 120, pp287-290

1998. Pan, W. F. and Fan, C. H.“An Experimental Study on the Effect of Curvature-Rate at Preloading Stage on Subsequent Creep or Relaxation of Thin - Walled Tubes under Pure Bending, ”JSME International Journal, series A , Vol. 41, No.4, pp 525-531

2001. Lee, K. L., Pan, W. F. and Kuo, J. N.“ The Influence of The Diameter - to - Thickness Ratio on The Stability of Circular Tubes Under Cyclic Bending, ”International Journal of Solids and Structures, pp2401-2413

2001. Lee, K. L. and Pan, W. F. “Viscoplastic Collapse of Titanium alloy Tube Under Cyclic Bending, ”International Journal of Structural Engineering and Mechanics, Vol.11, No.3, pp 315-324

2001. Lee, K. L., Pan, W. F. and Hsu, C. M.“Collapse of Circular under Pure Bending Creep,” Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers, Vol.22, No.3, pp 249-255

2002. Pan, W. F. and Lee, K. L.“The Effect of Mean Curvature on the Response and Collapse of Thin-Walled Tubes under Cyclic Bending, ”JSME International Journal, series C , Vol. 45, No.1
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