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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:呂宜修
研究生(外文):Yi-Hsiu Lu
論文名稱:含中心孔梭織混層複材平板之強度探討
論文名稱(外文):A Study of the Strength of Woven Hybrid Laminate Composite Plates with a Central Hole
指導教授:黃宗立黃宗立引用關係
指導教授(外文):Chung-Li Hwan
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:機械工程學所
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:有限元素特徵長度點應力準則梭織混層複合材料
外文關鍵詞:woven hybrid laminate compositecharacteristic lengthpoint stress criterionfinite element
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本研究利用有限元素軟體ANSYS與點應力準則探討含不同孔洞半徑梭織混層複合材料平板之破壞強度預測。首先利用勁度平均法理論求出梭織混層複合材料平板的等效工程模數,並用實驗驗證之。其次,將含不同孔洞半徑平板進行拉伸試驗,得到其破壞強度。接著,將工程模數與實驗量測的破壞強度輸入ANSYS分析,得到梭織混層複合材料平板之孔邊的應力分布現象,並由點應力準則求出其特徵長度。最後,以最小平方法建立特徵長度與開孔半徑之函數關係,來預測含不同孔洞半徑梭織混層複合材料平板之特徵長度,再利用彈性力學及疊加原理,藉由此特徵長度計算出破壞強度之預測值,進行破壞強度預測值與實驗值的比較。
結果顯示,本研究方法可準確的預測含中心孔梭織混層複合材料平板之破壞強度,其誤差約在4%之內。
誌謝 i
中文摘要 ii
英文摘要 iii
目錄 iv
圖目錄 viii
表目錄 xiii

第一章 緒論 1
 1.1 前言 1
 1.2 文獻回顧 4
 1.3 研究動機與目的 8
 1.4 章節提要 9

第二章 相關理論 10
 2.1 點應力破壞準則 10
 2.2 開孔強度預測 12
 2.3 梭織混層複合材料之工程模數計算 14
  2.3.1 單位格子設定 15
  2.3.2 單方向複合材料與梭織紗束之工程模數 17
  2.3.3 三維座標轉換 19
  2.3.4 勁度平均法 23
  2.3.5 梭織混層複合材料厚度均質化 24

第三章 實驗 25
 3.1 實驗材料 25
 3.2 實驗儀器與設備 26
 3.3 研究流程 27
 3.4 試片之製作 29
 3.5 金相實驗 30
 3.6 拉伸測試 34
 3.7 試片開孔之加工方式 39
 3.8 梭織混層複材平板之材料性質測試 41
 3.9 複合材料纖維體積含有率計算 43

第四章 有限元素軟體分析 44
 4.1 有限元素法與ANSYS介紹 44
 4.2 分析流程與元素設定 45
  4.2.1 前處理 47
  4.2.2 求解器 50
  4.2.3 後處理 51

第五章 結果與討論 54
 5.1 破壞模式 54
  5.1.1 巨觀破壞模式 56
  5.1.2 微觀破壞模式 57
 5.2 不同加工開孔方式破壞 59
  5.2.1 巨觀破壞模式 59
  5.2.2 微觀破壞模式 60
 5.3 應力分布 65
 5.4 孔洞半徑與特徵長度之關係 67
 5.5 強度預測 71
 5.6 加工方式對強度的影響 73

第六章 結論 75

參考文獻 76
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