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 本論文主要利用三維有限元素法程式來計算與分析兩種接頭之填角銲銲趾半橢圓形裂縫的應力強度因子，所研究的第一種接頭為鋼板與鋼板填角銲接的十字接頭，第二種接頭為模擬箱型鋼管與鋼板全周填角銲接的T型接頭，本論文將建立兩種接頭的三維有限元素模型，並在填角銲銲趾處模擬半橢圓形裂縫，再藉由不同重要幾何參數的變化，來探討這些重要幾何參數對銲趾半橢圓形裂縫應力強度因子的影響，本論文除了透過三維有限元素程式計算裂縫應力強度因子外，亦將利用三維有限元素模型所模擬半橢圓形裂縫最深處的裂縫張開位移，配合最小二乘法計算出其應力強度因子。模擬結果顯示：兩種接頭都以張裂模式影響最大，而半橢圓形裂縫的裂縫前線，由表面尖端點至最深點，其應力強度因子KI隨著裂縫深度增加而遞減，裂縫表面尖端點應力強度因子K都大於裂縫最深點應力強度因子K，T型接頭之附板受拉力且裂縫只在主板時，所受之應力強度因子較裂縫只在附板時為大，而T型接頭之附板受相同量值的剪力且裂縫只在附板時，所受之應力強度因子較裂縫只在主板時為大。
 This thesis mainly employed a three-dimensional finite-element program to compute and analyze the stress intensity factors (SIFs) of semi-elliptical cracks at fillet weld toes in two types of joints. The first type of joint was the cruciform joint which was used to connect steel plates by fillet welds. The second type of joint was the T-shaped joint which was created to simulate the joint connecting a steel box-column and a steel plate by all-around fillet weld. A semi-elliptical crack was simulated in the fillet weld toe of each joint. This thesis developed three-dimensional finite-element models for two types joints, and, in each type of joint, a number of finite-element joint models were created by varying the key geometric parameters to investigate the influences of the key geometric parameters to the SIFs of semi-elliptical cracks at fillet weld toes. In addition to acquiring the SIFs directly from the three-dimensional finite-element program, this thesis also utilized the crack opening displacements (CODs) of the deepest point in the semi-elliptical crack that were simulated from the three-dimensional finite-element program, and then computed the SIFs of the deepest point by least-squares method. The simulation results showed that semi-elliptical cracks in the two types of joints were affected by tensile/opening mode (mode I) significantly. The SIFs at crack front decreased from the surface point to the deepest point. The SIFs of crack front at surface point were all greater than those at the deepest point. When the attachment plate of the T-shaped joint was applied with the tensile force, the weld toe semi-elliptical crack occurred only in the main plate yielded greater SIFs than the weld toe semi-elliptical crack occurred only in the attachment plate. When the attachment plate of the T-shaped joint was applied with the shear force of the same magnitude, the weld toe semi-elliptical crack occurred only in the attachment plate yielded greater SIFs than the weld toe semi-elliptical crack occurred only in the main plate.
 摘要 IAbstract III誌謝 V目錄 VII表目錄 XI圖目錄 XV符號表 XXI第一章 緒論 1 1.1研究背景與動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究方法 3 1.4 研究範圍 4 1.5 論文架構 5第二章 文獻回顧 13 2.1 前言 13 2.2 填角銲趾裂縫相關文獻 13 2.3 數值模擬相關文獻 15 2.3.1 J積分相關文獻 15 2.3.2 最小二乘法相關文獻 16第三章 數值模擬分析相關理論 17 3.1 前言 17 3.2 三維有限元素軟體分析相關理論 17 3.2.1 奇異元素 17 3.2.2 三維三角形元素 20 3.2.3 J積分理論 21 3.2.4 應力強度因子K 22 3.3 最小二乘法相關理論 25第四章 數值模擬設定分析 37 4.1 前言 37 4.2 半橢圓形裂縫問題之相關文獻驗證 37 4.3 模擬模型幾何尺寸規劃 38 4.3.1 十字接頭幾何尺寸與幾何參數規劃 39 4.3.2 T型接頭幾何尺寸與幾何參數規劃 40 4-4 模擬分析模型材料設定與基本假設 42 4.5 ABAQUS有限元素軟體模擬分析設定 43 4.5.1 基本模型建立與分析步驟設定 43 4.5.2 應力與邊界條件設定 44 4.5.3 使用元素與網格設定 45 4.5.4 分析後處理 47第五章 數值模擬分析結果 89 5.1 前言 89 5.2 十字接頭數值模擬分析結果 89 5.2.1 十字接頭在相同主板厚參數下模擬結果 90 5.2.2 十字接頭在不同主板厚參數之影響 91 5.3 T型接頭數值模擬分析結果 92 5.3.1 附板受拉力且裂縫在主板不同裂縫形狀之影響 93 5.3.2 附板受拉力且裂縫在附板不同裂縫形狀之影響 94 5.3.3 附板受剪力且裂縫在主板不同裂縫形狀之影響 96 5.3.4 附板受剪力且裂縫在附板不同裂縫形狀之影響 97 5.3.5 附板受拉力且裂縫在主板不同主板厚度之影響 98 5.3.6 附板受拉力且裂縫在附板於不同主板厚度之影響 99 5.3.7 附板受剪力且裂縫在主板於不同主板厚度之影響 100 5.3.8 附板受剪力且裂縫在附板於不同主板厚度之影響 101 5.4 最小二乘法分析結果 102 5.4.1 十字接頭最小二乘法分析結果 102 5.4.2 T型接頭最小二乘法分析結果 103第六章 T型接頭不同幾何參數對MK之影響 161 6.1 T型接頭不同裂縫位置之影響 162 6.2 T型接頭不同作用力之影響 162第七章 結論與建議 169參考文獻 173附錄A 176
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 國圖紙本論文
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 1 鋼構填角銲搭接接頭應力強度因子之研究 2 承拉型填角銲十字接頭應力強度因子之量測與數值分析 3 三維裂縫之Jk積分與應力強度因子之數值計算 4 SA533B1壓力槽鋼材之疲勞裂縫閉合與裂縫成長研究 5 鋼管銲接接頭應力強度因子之研究 6 銲接型鋼筋續接器應力強度因子之數值分析 7 具表面裂縫平板受雙軸向拉力之J值估算 8 三維圓管裂縫有限元素模型之自動建立與應用研究 9 利用數位影像相關法量測鋼結構常見填角銲接頭之應力強度因子 10 熱流場下裂紋漸近場高階參數之研究 11 孔洞對裂紋漸近場高階參數影響之研究 12 常見鋼結構銲接接頭應力強度因子之數值分析與實驗量測 13 複合材料與壓電材料之缺角應力分析 14 不同寬厚度對接鋼板接頭應力強度因子之研究 15 含裂縫複合材料圓管破壞分析

 1 47. 吳榮華，“我國能源安全體系建置，能源報導，2009年5月。

 1 結構用鋼材火害後反覆載重行為之研究 2 常見鋼結構銲接接頭應力強度因子之數值分析與實驗量測 3 從工作相關姿勢與多面向參數的評估探討低強度背部運動治療計劃對下背痛電腦族的治療效益 4 鋼結構建築於不同火場擴散下之實例研究 5 鋼箱型柱電熱熔渣銲接區火害後拉力實驗之研究 6 鋼構填角銲搭接接頭應力強度因子之研究 7 鋼結構銲道不同開槽角度及厚度銲接探討 8 鋼結構施工銲接電流影響銲道品質之研究 9 拼銲板熱間彎曲製程對銲道偏移影響之研究 10 以TOE架構探討雲端科技導入程度、計價模式以及部署形態之關鍵影響因子 11 耐火鋼與普通鋼及相關梁柱接頭銲道火害後反覆載重行為之研究 12 火害後耐火鋼與普通鋼梁柱接頭反覆載重行為之數值模擬 13 系統式施工架承載力之案例研究 14 以營造工安意外案例探討營造安全衛生法規之缺失 15 重新檢視銀髮族生活用品的使用性需求-以指甲刀為例

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