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研究生:童啟哲
研究生(外文):Chi-che Tung
論文名稱:碳纖維/環氧樹脂積層板力學性質之電腦輔助分析
論文名稱(外文):Computer Aided Analysis of Mechanical Properties of Carbon Fiber/Epoxy Composite Laminates
指導教授:李維平李維平引用關係
指導教授(外文):Wei-Pin Lee
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:紡織工程所
學門:工程學門
學類:紡織工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:拉伸勁度矩陣偶合相關勁度矩陣彎曲勁度矩陣耦合效應
外文關鍵詞:bending stiffness matrixcoupling stiffness matrixextensional stiffness matrixcoupling deformation
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本研究採用碳纖維為補強材與環氧樹脂為基材,利用角度對稱型奇數層、正交奇數層、角度對稱型、角度反對稱型、正交對稱型、正交非對稱型六種積層板類型在相同和不同積層板厚度之下改變堆疊層數探討其力學性質。因此利用電腦程式Visual Basic.NET撰寫程式,藉由輸入碳纖維(Carbon fiber)和環氧樹脂(epoxy)之理論工程彈性常數及偏軸角度和體積含有率運用力學方程式求出[A]拉伸勁度矩陣、[B]偶合相關勁度矩陣、[D]彎曲勁度矩陣,並對其作圖。根據程式所繪出圖形的結果來探討積層板厚度、層數及排列方式對其力學性質之影響。
因為積層板的結構導致產生耦合變形,應盡量避免。因此可以利用本程式分析來探討積層板力學性質進而藉由積層板的鋪設方向和疊合順序與層數來避免耦合效應的產生,以符合所要求的結構性質。
In this study, we used carbon fiber as reinforcement and epoxy as matrix to construct fiber/epoxy laminates. We studied mechanical properties of odd-layer symmetric angle-ply, odd-layer symmetric cross-ply, symmetric angle-ply、symmetric cross-ply、antisymmetric angle-ply and nonsymmetric cross-ply laminates change number of layers for the same and different thickness. Therefore, we use Visual Basic.NET to write a program, entering carbon fiber and epoxy theory condition to calculate [A]extensional stiffness matrix、[B]coupling stiffness matrix、[D]bending stiffness matrix, then we draw to [A]、[B]、[D]graph. According to [A]、[B]、[D]graphs, we studied mechanical properties of laminates change thickness、number of layer、ply orientation.
Laminates structure should avoid coupling deformation, we design laminated construction to conform requirement. So we use the program to analysis mechanical properties of laminates which conform requirement and avoid coupling deformation.
目錄 iii
圖目錄 v
符號意義 viii
摘要 i
1.前言
1.1 引言 1
1.2 文獻回顧 4
1.3 研究動機和目的 6
2.原理
2.1 建立座標系統和受力狀態 8
2.2 單層板軸向混合法則 9
2.3 軸向應力應變關係式 10
2.4 軸向-非軸向之應力轉換關係式 12
2.5 應變-位移關係式 13
2.6 合力和合力矩 13
2.7 耦合效應的類別 17
2.8 積層板的類別 18
3.研究步驟
3.1研究流程圖 20
3.2程式行執行畫面 21
3.3理論值引用 25
4.結果與討論
4.1奇數層積層板在相同排列方式下,以+θ角相間交替來排列。 26
在積層板不同厚度之下,藉由疊層層數增加其厚度來探討積層板之
力學性質。
4.2奇數層積層板在相同排列方式下,以+θ角相間交替來排列。 30
在積層板相同厚度之下,藉由疊層層數增加其厚度來探討積層板之
力學性質。
4.3奇數層積層板在相同排列方式下,以0°和90°方向交替鋪設。 34
在積層板不同厚度之下,藉由疊層層數增加其厚度來探討積層板之
力學性質。
4.4 奇數層積層板在相同排列方式下,以0°和90°方向交替鋪設。 38
在積層板相同厚度之下,藉由疊層層數增加其厚度來探討積層板之
力學性質。

4.5偶數層積層板在相同排列方式下,以+θ角以對稱中性面排列。 42
在積層板不同厚度之下,藉由疊層層數增加其厚度來探討積層板之
力學性質。
4.6 偶數層積層板在相同排列方式下,以+θ角對稱中性面排列。 46
在積層板相同厚度之下,藉由疊層層數增加其厚度來探討積層板之
力學性質。
4.7偶數層積層板在相同排列方式下,以+θ角以反對稱中性平面 50
排列。在積層板不同厚度之下,藉由疊層層數增加其厚度來探討積
層板之力學性質。
4.8 偶數層積層板在相同排列方式下,以+θ角反對稱中性平面排 54
列。在積層板相同厚度之下,藉由疊層層數增加其厚度來探討積層
板之力學性質。
4.9偶數層積層板在相同排列方式下,以0°和90°方向對稱中性平 58
面交替鋪設。在積層板不同厚度之下,藉由疊層層數增加其厚度來
探討積層板之力學性質。
4.10偶數層積層板在相同排列方式下,以0°和90°方向對稱中性平 62
面交替鋪設。在積層板相同厚度之下,藉由疊層層數增加其厚度來
探討積層板之力學性質。
4.11偶數層積層板在相同排列方式下,以0°和90°方向非對稱中性 66
平面 交替鋪設。在積層板不同厚度之下,藉由疊層層數增加其厚度
來探討積層板之力學性質。
4.12 偶數層積層板在相同排列方式下,以0、90度非對稱中性平面 70
交替排列。在積層板相同厚度之下,藉由改變疊層層數來探討積層板
之力學性質。
4.13各類型積層板在相同、不同厚度下隨層數變化之比較 74
4.14耦合效應在積層板相同厚度之下遞減關係 76

5.結論
5.1各類型積層板之差異比較 78
5.2抵銷偶合效應的疊層方式 82
參考文獻 84
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