臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
本研究是依據Bag 等人實驗量測得到的鎂合金AZ91D疲勞裂紋成長速率與應力強度因子幅值的圖形，以比例估算得到數據，並使用曲線擬合法（Curve fitting）模擬成的多項式。其多項式的係數以MATLAB polyfit的功能輔以求出後用Origin軟體繪出曲線圖，然後與Bag等人研究之實驗值與分析值作比較，其結果相當吻合。
研究參考Paris’ Law線性關係以及二次多項式關係範圍，運用二次多項式作為擬合公式，使用在as-cast AZ91D 材料時∆K=2.5MPa√m到∆K=3.73MPa√m範圍內，最大誤差值為65.23%，平均誤差值為16.60%，使用在 solution treated AZ91D材料時∆K=3.0MPa√m到∆K=4.49MPa√m範圍內，最大誤差值為35.55%，平均誤差值為10.14%，與aged AZ91D材料時∆K=2.89 MPa√m到∆K=5.33 MPa√m範圍內，最大誤差值分別為47.48%，平均誤差值分別為16.98%。本研究所提出的多項式能有效預測鎂合金AZ91D疲勞裂紋成長速率。

ABSTRACT
In this study, according to the experimental results that presented by Bag et al for magnesium alloy AZ91D, the data of fatigue crack growth rate are estimated with the scale. The predicting da/dN values in this study compared with experimental results are similarity.

目錄
中文摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 XII
符號索引 XVI
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 分析動機與目的 2
1.3 論文構成 3
第二章 AZ91D圖表分析數據 5
2.1 AZ91D材料性質 5
2.2 分析數據的來源 6
第三章 疲勞裂紋成長公式之模擬 12
3.1 Paris’ Law(巴里定律) 12
3.2 本研究採用曲線擬合方式 13
3.3 曲線擬合 15
第四章 結果與討論 16
4.1 as-cast AZ91D之裂紋成長速率擬合分析 17
4.1.1 as-cast AZ91D模擬之公式 (Curve fitting) 19
4.1.2 as-cast AZ91D疲勞裂紋成長擬合公式討論及誤差分析 32
4.1.3 as-cast AZ91D第二階段疲勞裂紋成長公式擬合及其誤差分析 33
4.1.4 as-cast AZ91D疲勞裂紋成長公式模擬結果分析 39
4.1.5 as-cast AZ91D疲勞裂紋成長公式及範圍選定與討論 44
4.1.6 as-cast AZ91D疲勞裂紋成長公式設定及擬合結果討論 50
4.2 solution treated AZ91D之裂紋成長速率擬合分析 54
4.2.1 solution treated AZ91D模擬之公式 (Curve fitting) 55
4.2.2 solution treated AZ91D疲勞裂紋成長擬合公式討論及誤差分析 68
4.2.3 solution treated AZ91D第二階段疲勞裂紋成長公式擬合及其誤差分析 69
4.2.4 solution treated AZ91D疲勞裂紋成長公式模擬結果分析 75
4.2.5 solution treated AZ91D疲勞裂紋成長公式及範圍選定與討論 80
4.2.6 solution treated AZ91D疲勞裂紋成長公式設定及擬合結果討論 86
4.3 aged AZ91D之裂紋成長速率擬合分析 90
4.3.1 aged AZ91D模擬之公式 (Curve fitting) 91
4.3.2 aged AZ91D疲勞裂紋成長擬合公式討論及誤差分析 104
4.3.3 aged AZ91D第二階段疲勞裂紋成長公式擬合及其誤差分析 105
4.3.4 aged AZ91D疲勞裂紋成長公式模擬結果分析 111
4.3.5 aged AZ91D疲勞裂紋成長公式及範圍選定與討論 116
4.3.6 aged AZ91D疲勞裂紋成長公式設定及擬合結果討論 122
4.4 AZ91D疲勞裂紋成長速率公式選用及討論 126
第五章 結論 132
參考文獻 134
表目錄
表2-1 鎂合金元素國際標準成份重量百分比例表 5
表2-2 三種不同熱處理方法之AZ91D合金拉伸性質分析表 6
表2-3 as-cast AZ91D疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 7
表2-4 solution treated AZ91D疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 8
表2-5 aged AZ91D 疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 9
表4-1 擬合方式一:as-cast da/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 20
表4-2 擬合方式二:as-cast da/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 23
表4-3 擬合方式三:as-cast da/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 26
表4-4 擬合方式四:as-cast da/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 29
表4-5 各種擬合方式as-cast da/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 31
表4-6 as-cast AZ91D第二階段疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 34
表4-7 各種擬合方式as-cast da/dN實驗值[9]與第二階段da/dN的比較誤差值 35
表4-8 as-cast AZ91D第二階段擬合結果材料係數數值 36
表4-9 as-cast AZ91D上、下限區間擬合結果材料係數數值 41
表4-10 as-cast AZ91D選用範圍疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 45
表4-11 as-cast AZ91D停用範圍疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 45
表4-12 各種擬合方式as-cast da/dN實驗值[9]與選用範圍da/dN的比較誤差值 46
表4-13 as-cast AZ91D選用範圍擬合結果材料係數數值 47
表4-14 as-cast AZ91D第二階段與選用範圍材料疲勞裂紋成長速率分析擬合誤差比較表 51
表4-15 as-cast AZ91D第二階段與選用範圍材料裂紋成長速率擬合誤差改善比較表 52
表4-16 as-cast AZ91D選用擬合方式之選用範圍擬合結果分析誤差表 53
表4-17 as-cast AZ91D選用擬合方式之選用範圍擬合結果材料係數數值 53
表4-18 擬合方式一:solution treatedda/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 56
表4-19 擬合方式二:solution treatedda/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 59
表4-20 擬合方式三:solution treatedda/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 62
表4-21 擬合方式四:solution treatedda/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 65
表4-22 各種擬合方式solution treated da/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 67
表4-23 solution treated AZ91D 第二階段疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 70
表4-24 各種擬合方式solution treated da/dN實驗值[9]與第二階段da/dN的比較誤差值 71
表4-25 solution treated AZ91D第二階段擬合結果材料係數數值 72
表4-26 solution treated AZ91D上、下限區間擬合結果材料係數數值 77
表4-27 solution treated AZ91D選用疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 81
表4-28 solution treated AZ91D停用疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 81
表4-29 各種擬合方式solution treated da/dN實驗值[9]與選用範圍da/dN的比較誤差值 82
表4-30 solution treated AZ91D選用範圍擬合結果材料係數數值 83
表4-31 solution treated AZ91D第二階段與選用範圍材料裂紋成長速率擬合分析誤差比較表 87
表4-32 solution treated AZ91D第二階段與選用範圍材料裂紋成長速率擬合誤差改善比較表 88
表4-33 solution treated AZ91D選用擬合方式之選用範圍擬合結果分析誤差表 89
表4-34 solution treated AZ91D選用擬合方式之選用範圍擬合結果材料係數數值 89
表4-35 擬合方式一:aged da/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 92
表4-36 擬合方式二:aged da/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 95
表4-37 擬合方式三:aged da/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 98
表4-38 擬合方式四:aged da/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 101
表4-39 各種擬合方式aged da/dN實驗值[9]與全範圍da/dN的比較誤差值 103
表4-40 aged AZ91D第二階段疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 106
表4-41 各種擬合方式aged da/dN實驗值[9]與第二階段da/dN的比較誤差值 107
表4-42 aged AZ91D第二階段擬合結果材料係數數值 108
表4-43 aged AZ91D 上、下限區間擬合結果材料係數數值 113
表4-44 aged AZ91D 選用疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 117
表4-45 aged AZ91D 停用疲勞裂紋成長速率對應力強度因子幅值之數據 117
表4-46 各種擬合方式aged da/dN實驗值[9]與選用範圍da/dN的比較誤差值 118
表4-47 aged AZ91D選用範圍擬合結果材料係數數值 119
表4-48 aged AZ91D第二階段與選用範圍擬合材料裂紋成長速率擬合分析誤差比較表 123
表4-49 aged AZ91D第二階段與選用範圍擬合材料裂紋成長速率擬合分析誤差改善比較表 124
表4-50 aged AZ91D選用擬合方式之選用範圍材料裂紋成長分析誤差表 125
表4-51 aged AZ91D選用擬合方式之選用範圍擬合結果材料係數數值 125
表4-52 AZ91D疲勞裂紋成長速率選擇擬合方式誤差值比較表 126
表4-53 AZ91D疲勞裂紋成長速率擬合方式(方程式(3.5))分析誤差表 127
表4-54 AZ91D使用Paris’ Law及方程式(3.5)擬合方式分析之最大誤差比較表 128
表4-55 AZ91D使用Paris’ Law及方程式(3.5)擬合方式分析之平均誤差比較表 128
表5-1 AZ91D疲勞裂紋成長速率擬合方式(方程式(3.5))材料係數數值 133
圖目錄
圖2-1 AZ91D熱處理方式對疲勞裂紋成長速率的影響[9] 6
圖2-2 本研究疲勞裂紋成長速率對應力強度幅值的影響(1) 10
圖2-3 本研究疲勞裂紋成長速率對應力強度幅值的影響(2) 11
圖3-1 Paris’ Law裂紋成長速率

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