複合材料層板與薄殼結構低速撞擊有限元素分析

梁育誠

指導教授 ： 何旭川

元智大學/工程學院/機械工程學系/碩士(2002年)

摘要

本文應用ANSYS/LS-DYNA有限元素軟體分析複合材料層板與薄殼結構在鋼球低速撞擊下之暫態響應，應用Hertz接觸理論計算撞擊接觸力。層板部分主要探討撞擊導致的損傷，包含纖維斷裂、基材裂縫及脫層等破壞，撞擊速度與損傷區域大小之關係。
薄殼部分則就圓柱與圓球兩種薄殼結構，探討曲率半徑、邊界條件及撞擊速度等參數之影響，結果顯示曲率半徑愈小薄殼結構剛性越強，撞擊接觸力愈大 ； 撞擊點位移愈小 ; 邊界條件拘束愈緊如固定支援剛性越強，撞擊接觸力愈大，撞擊速度增加，撞擊接觸力與撞擊點位移均增加，且成線性正比關係 ; 相同曲率半徑圓球薄殼剛性較圓柱強，所得撞擊接觸力較大，撞擊點位移則較小。本文並就圓柱型與圓球型密閉壓力容器，探討曲率半徑、內壓與撞擊速度等參數對撞擊之影響，結果顯示在相同內壓及薄殼厚度下，曲率半徑愈大撞擊接觸力愈大，但撞擊點位移則愈小 ; 相同曲率半徑及厚度下，內壓愈大撞擊接觸力愈大，撞擊點位移在撞擊結束後之反彈位移愈大 ; 撞擊速度愈大，接觸力和撞擊點位移均愈大，且成線性正比關係。

關鍵字

複合材料薄殼 ； 撞擊接觸力 ； Hertz接觸定律 ； 壓力容器

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參考文獻

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