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研究生: 劉旻叡
Liou, Min-Ruei
論文名稱: 聚甲基丙烯酸甲酯 ( PMMA ) 平板中根據兩種不同裂縫滲透條件下之溼熱應力分析
指導教授: 蔣長榮
Chiang, Chun-Ron
口試委員: 葉孟考
蕭國模
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 119
中文關鍵詞: 聚甲基丙烯酸甲酯溼熱應力
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  •   本文之目的在於探討一含初始裂縫之聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)平板,在兩側溼度不同的條件下,溼度擴散所造成張裂型裂縫周圍應力集中的現象,並利用滑順因子反推各時間點下的應力強度因子,進而了解裂縫周圍的行為。假定溼度可否滲透進裂縫表面及改變裂縫長度模擬之。

    溼度的擴散相當緩慢,時間為非常重要的一個參數,所以使用暫態(Transient)分析;由於溼度的擴散速度遠小於溫度擴散速度,可視材料的溫度已達平衡,因此本文探討固定溫度下,從不同溼度滲透條件及裂縫長度著手,觀察不同時間點下因材料溼度場不同所造成的應力變化。為了更貼近裂縫尖端實際的幾何情況及使用滑順因子之公式,在裂縫尖端處以一曲率半徑ρ為0.5 mm之圓弧模擬之。

      本文為了概括溼度條件對裂縫表面的影響,選定兩種極端的條件:一是裂縫內溼度與環境同步改變;另一個則將裂縫視為材料本身,保持固有的特性,但最後發現其穩態時的應力與溼度滲透條件相關性不大,主要還是受裂縫長度所影響,故當裂縫長度遠小於板的寬度時,其值約正比於裂縫長度的平方根。


    摘要 ………………………………………………………………………I 目錄………………………………………………………………………II 圖表目錄 …………………………………………………………………V 第一章 緒論 ……………………………………………………………01 1.1前言 …………………………………………………………………01 1.2研究動機與目的 ……………………………………………………02 1.3文獻回顧 ……………………………………………………………03 第二章 基礎理論………………………………………………………05 2.1 溼熱現象及數學模型………………………………………………05 2.2 溼熱應力、應變之關係……………………………………………06 2.3 破裂力學 ………………………………………………………….07 2.3-1破裂力學的歷史發展………………………………………07 2.3-2裂縫的受力模式及應力強度因子…………………………07 2.3-3裂縫尖端的應力場…………………………………………08 2.4 降伏準則……………………………………………………………11 2.4-1 最大剪應力理論……………………………………………11   2.4-2 最大變形能理論……………………………………………11   2.4-3 最大主應力理論……………………………………………13 2.5 材料的硬化規則……………………………………………………13 2.5-1 等向性硬化規則 …………………………………………14 2.5-2 隨動性硬化規則 …………………………………………14 2.6 彈塑性力學常用的簡化力學模型……………………………….14 2.7 真應力與真應變之推導……………………………………………16 2.8 數值計算軟體Mathematica ………………………………………17 第三章 有限單元法及     電腦輔助工程分析軟體---ANSYS ……………………………19 3.1 有限單元法 ………………………………………………………19 3.1-1 有限單元法基礎理論及推導 ……………………………19 3.1-2 等參數單元 ………………………………………………22 3.1-3 高斯積分法 ………………………………………………23 3.2 電腦輔助工程分析軟體---ANSYS ………………………………24 3.2-1 ANSYS軟體簡介……………………………………………24 第四章 模型的建立與分析 ……………………………………………26 4.1 問題描述………………………………………………………….26 4.2 模型建立………………………………………………………….26 4.3 模型合理性驗證………………………………………………….27   4.3-1 溼度擴散 …………………………………………………28   4.3-2 平板內應力分佈合理性驗證 ……………………………29 4.4 含初始裂縫平板之溼度及應力分析………………………………30   4.4-1 含裂縫平板之溼度擴散……………………………………30   4.4-2 含裂縫平板之應力分佈……………………………………30 第五章 結果與討論 ……………………………………………………31 5.1 應力強度因子計算方式……………………………………………32 5.2 時間無因次化………………………………………………………32 5.3 Case I之結果………………………………………………………33 5.4 Case II之結果 ……………………………………………………33 5.5 Case III之結果……………………………………………………33 5.6 Case IV之結果 ……………………………………………………34 5.7 Case V之結果………………………………………………………34 5.8 Case VI之結果 ……………………………………………………34 第六章 結論…………………………………………………………….35 參考文獻…………………………………………………………………37

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