鑑於在機械設備中,常使用到圓柱形狀構件用以傳遞動力或者承受扭矩等,而裂縫的 存在,乃在所難免,故為有效的控制其使用狀況,對其進行破裂分析實屬必要。 本文即建立一假設位移複合式有限元素模型,用以分析軸對稱含裂縫構件受扭矩問題 。所採用元素為環狀元素。根據漢彌頓原理,推導出元素的勁度矩陣及質量矩陣。為 了正確、有效地分析破裂問題,本文設計了含正確威廉氏奇異性(Williams' singul arities )於假設內插函數的環狀奇異元素,用以處理裂縫前緣區域。元素間的諧和性,小姐 由拉格朗奇乘子的技巧而得以滿足。由於在假設奇異元素的內插函數時,將應力強度 因子直接視為未知數處理,故可直接求得應力強度因子的靜、動態響應,而不必由湊 配法求得。本文除了分析軸對稱含裂縫構件受扭矩的靜、動態響應外,亦求得該問題 的自然振頻與振型,以供作非破壞性檢驗參考。同時,本文亦指出在參考文獻中,處 理軸對稱含裂縫構件的自然振動時的錯誤,並在本文中加以改正,且依據該文獻中的 理論,重新推導得其自然頻率方程式,得解描示在本文中。 經由本文結果與參考文獻中已有結果相互比較,證實本文所建立方法實為正確而有效 。
|