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研究生:巫韋侖
論文名稱:變動震幅荷重下疲勞裂縫成長之電腦模擬
指導教授:蔣長榮
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:動力機械工程學系
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
中文關鍵詞:疲勞裂縫
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結構上的疲勞破壞常會造成生命及財產重大的損失,為了能對疲勞破壞作有效的預防,本文基於破壞力學的理論,探討Q2N鋼材料在承受變動振幅荷重負載下之疲勞裂縫延伸的情形以及疲勞壽命。考慮裂縫於穩定成長下之實際延伸情形,每一次的週期負載依據累計機率分配函數隨機地選定一裂縫成長方向,使裂縫沿一定方向延伸,並累計計算每次週期負載下造成的裂縫成長量,由初始裂縫模擬成長至達到極限破裂韌度之裂縫,以應用於評估疲勞裂縫成長壽命。
對於Q2N鋼材料,我們以電腦模擬的方式,將構件材料之初始條件輸入,去預估疲勞裂縫延伸的情形以及疲勞壽命,並藉由有限的實驗結果加以比較以驗證電腦模擬的適用性。對構件模擬其不同荷重振幅之負載,並將部分結果和線性破壞準則所預測的結果相比較,最後再利用機率與統計的原理,經過多次的模擬,將模擬的結果及分佈去做統計分析,期望能夠將材料的壽命準確預估,對構件的疲勞破壞做最有效地分析,以應用於結構完整性之評估。

目 錄
摘要 ------------------------------------------------------- i
目錄 ------------------------------------------------------ ii
圖表目錄 --------------------------------------------------- iv
第一章 導論 --------------------------------------------- 1
1-1 前言 -------------------------------------------------- 1
1-2 文獻回顧 ---------------------------------------------- 2
1-3 研究動機與目的 ---------------------------------------- 6
第二章 理論方法 ------------------------------------------- 8
2-1 扭絞裂縫之應力強度因子 --------------------------------- 8
2-2 蒙地卡羅法 --------------------------------------------- 9
2-3 疲勞裂縫成長方向 -------------------------------------- 10
2-4 疲勞裂縫成長量 ----------------------------------------- 11
2-5 塑性區的大小 ------------------------------------------- 13
2-6 線性損壞準則----------------------------------------------15
2-7 隨機荷重的選取--------------------------------------------15
第三章 疲勞裂縫成長模擬 ----------------------------------- 18
3-1應力強度因子--------------------------------------------- 18
3-2 模擬之假設---------------------------------------------- 19
3-3 模擬限制條件-------------------------------------------- 20
3-4 材料係數的選定------------------------------------------ 21
3-5 裂縫成長模擬流程 -------------------------------------- 23
3-6 模擬結果之統計分析-------------------------------------- 24
第四章 結果與討論 ----------------------------------------- 26
4-1實驗數據與模擬結果相比較--------------------------------- 26
4-2等振幅荷重分析------------------------------------------- 26
4-3規則的不同荷重分析--------------------------------------- 27
4-4隨機荷重------------------------------------------------- 29
4-4.1機率直方圖分析--------------------------------------- 29
4-4.2等振幅荷重分析--------------------------------------- 30
第五章 結論 ----------------------------------------------- 32
參考文獻 -------------------------------------------------- 71

參考文獻
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