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研究生： 葉智超
Yeh, Chih-Chao
論文名稱： 穿孔厚板之三維彈塑性應力分析
指導教授： 蔣長榮
Chiang, Chun-Ron
口試委員:
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： 2010
畢業學年度： 98
語文別： 中文
論文頁數： 68
中文關鍵詞： 三維 、穿孔厚板 、彈塑性 、應力分析
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    • 本文研究之目的係要以有限元素法分析含穿孔缺陷之三維均向線性厚板，在無窮遠處承受單軸應力，討論板之厚度與穿孔尺寸在不同比例下，對於應力集中及塑性區域發展情況的影響。
    吾人先以含圓孔之均向線性厚板，採用solid95元素，在無窮遠處承受單軸拉伸應力，先就在彈性範圍內以『ANSYS』模擬之結果與理論解做比較。比較結果，模擬值與理論值相當符合。板厚與半徑的比值越大，則由厚板中心至厚板表面的應力集中因子落差越大，本文更進一步探討材料的蒲松比 Poisson’s ratio ，對於塑性區域發展的影響，獲得以下結論：當蒲松比越大時，塑性行為起始點越靠近厚板中心。在蒲松比固定的條件下，材料厚板中心和厚板表面之塑性區域發展亦有所差異。

    摘要…………………………………………………………………I 目錄…………………………………………………………………II 圖表目錄 …………………………………………………………IV 第一章 緒論 1.1緒論………………………………………………1 1.2研究動機與目的…………………………………2 1.3文獻回顧…………………………………………3 第二章 基本理論 2.1彈性力學理論 …………………………………5 2.2降伏準則 ………………………………………5 2.2.1 Tresca降伏準則 2.2.2 von Mises降伏準則 2.3彈塑性力學常用之簡化模型 …………………7 2.4硬化規則 ………………………………………9 2.5應力應變集中因子 ……………………………10 第三章 有限單元法 3.1有限單元法基本理論 …………………………11 3.2工程分析軟體『ANSYS』之簡介 ……………14 3.3『ANSYS』非線性分析 ………………………15 第四章 問題分析 4.1問題描述…………………………………………18 4.2模型建立…………………………………………19 4.3模型分析流程……………………………………19 4.4模型分析後驗證…………………………………20 第五章 結果與討論 ……………………………………………22 第六章 結論 ……………………………………………………27 參考文獻……………………………………………………………28   圖表目錄 表4.1材料參數 ………………………………………………………31 表4.2 應力集中因子結果及三維模型Z軸應力值…………………32 圖 2.1 鋼材簡易拉伸試驗應力-應變曲線示意圖 …………………37 圖2.2 無明顯降伏應力支應力應變曲線……………………………37 圖2.3 tresca及von Mises降伏曲面示意圖 ……………………38 圖2.4 理想彈塑性力學模型…………………………………………38 圖2.5雙線性硬化彈塑性力學模型 …………………………………39 圖2.6 雙軸向受力時，von Mises降伏準則之等向性硬化規則 …39 圖2.7雙軸向受力時，von Mises降伏準則之隨動性硬化規則 …40 圖3.1 Newton-Raphson method ……………………………………40 圖4.1 八分之一含穿孔厚板模型……………………………………41 圖4.2 solid95元素 …………………………………………………41 圖4.3三維模型收斂性驗證 ………………………………………42 圖4.4 h/a=0.5、h/a=1、h/a=2應力集中因子變化情形[8] ……43 圖4.5 三維模型之應力集中因子模擬曲線 …………………………43 圖5.1 h/a=2、蒲松比0，圓環面塑性成長圖 …………………46 圖5.2 h/a=2、蒲松比0.2，圓環面塑性成長圖 ………………46 圖5.3 h/a=2、蒲松比0.3，圓環面塑性成長圖 ………………47 圖5.4 h/a=2、蒲松比0.4，圓環面塑性成長圖 ………………47 圖5.5 h/a=1、蒲松比0，圓環面塑性成長圖 …………………48 圖5.6 h/a=1、蒲松比0.2，圓環面塑性成長圖 ………………48 圖5.7 h/a=1、蒲松比0.3，圓環面塑性成長圖 ………………49 圖5.8 h/a=1、蒲松比0.4，圓環面塑性成長圖 ………………49 圖5.9 h/a=0.5、蒲松比0，圓環面塑性成長圖 ………………50 圖5.10 h/a=0.5、蒲松比0.2，圓環面塑性成長圖 ……………50 圖5.11 h/a=0.5、蒲松比0.3，圓環面塑性成長圖 ……………51 圖5.12 h/a=0.5、蒲松比0.4，圓環面塑性成長圖 ……………51 圖5.13 h/a=2、蒲松比0、mid plane塑性成長圖 …………52 圖5.14 h/a=2、蒲松比0、free surface塑性成長圖 ………52 圖5.15 h/a=2、蒲松比0.2、mid plane塑性成長圖 ………53 圖5.16 h/a=2、蒲松比0.2、1.4667mm from mid plane塑性成長圖 ……………………………………………………53 圖5.17 h/a=2、蒲松比0.2、free surface塑性成長圖 ……54 圖5.18 h/a=2、蒲松比0.3、mid plane塑性成長圖 ………55 圖5.19 h/a=2、蒲松比0.3、1.3333mm from mid plane塑性成長圖 ……………………………………………………55 圖5.20 h/a=2、蒲松比0.3、free surface塑性成長圖 ……56 圖5.21 h/a=2、蒲松比0.4、mid plane塑性成長圖 ………57 圖5.22 h/a=2、蒲松比0.4、1.3333mm from mid plane塑性成長圖 ……………………………………………………57 圖5.23 h/a=2、蒲松比0.4、free surface塑性成長圖 ……58 圖5.24 h/a=1、蒲松比0、mid plane塑性成長圖 …………59 圖5.25 h/a=1、蒲松比0、free surface塑性成長圖 ………59 圖5.26 h/a=1、蒲松比0.2、mid plane塑性成長圖 ………60 圖5.27 h/a=1、蒲松比0.2、1.4mm from mid plane 塑性成長圖 ………………………………………………………60 圖5.28 h/a=1、蒲松比0.2、free surface塑性成長圖 ……61 圖5.29 h/a=1、蒲松比0.3、mid plane塑性成長圖 …………62 圖5.30 h/a=1、蒲松比0.3、1.2667mm from mid plane塑性成長圖 ……………………………………………………62 圖5.31 h/a=1、蒲松比0.3、free surface塑性成長圖 ……63 圖5.32 h/a=1、蒲松比0.4、mid plane塑性成長圖 ………64 圖5.33 h/a=1、蒲松比0.4、free surface塑性成長圖 ……64 圖5.34 h/a=0.5、蒲松比0、mid plane塑性成長圖 ………65 圖5.35 h/a=0.5、蒲松比0、free surface塑性成長圖 ……65 圖5.36 h/a=0.5、蒲松比0.2、mid plane塑性成長圖 ……66 圖5.37 h/a=0.5、蒲松比0.2、free surface塑性成長圖 …66 圖5.38 h/a=0.5、蒲松比0.3、mid plane塑性成長圖 ……67 圖5.39 h/a=0.5、蒲松比0.3、free surface塑性成長圖 …67 圖5.40 h/a=0.5、蒲松比0.4、mid plane塑性成長圖 ……68 圖5.41 h/a=0.5、蒲松比0.4、free surface塑性成長圖 …68

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