含邊緣裂縫之複合材料平板在板面受熱對流影響下之應力分析

The Thermal Stress Analysis of a Composite Plate Containing Crack with Heat Convection Effect

王斐治

指導教授 ： 蔣長榮

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2013.00309

摘要

應力強度因子(Stress Intensity Factor)為一個描述裂縫前緣附近應力場的重要指標，在本文中吾人將探討一含邊緣裂縫之碳纖維環氧樹脂複合材料平板，在一側恆溫，另一側受熱對流的條件下所造成的張裂型裂縫周圍應力集中的現象，探討空氣的自然對流與強制對流兩種不同環境條件，並利用滑順因子推導各個時間點的應力強度因子。熱擴散速度較慢，時間是一個很重要的參數，因此使用暫態(Transient)來做分析，同時為了更貼近裂縫前端實際的幾何情況及使用滑順因子之公式，裂縫前端是以一曲率半徑為0.5mm之圓弧模擬之，探討在不同時間點，不同的裂縫尺寸，所造成之應力強度因子之變化。真實情況下熱對流對於裂縫區域影響較為複雜，因此在本文中假設兩種極端的條件，一是裂縫表面與外在環境同步改變，一是將裂縫視為材料本身。結果發現，隨著時間的經過，兩種條件下的應力差將會越來越大，裂縫長度越長或是在強制對流的環境條件下此影響越明顯。

關鍵字

破裂力學 ； 熱對流

參考文獻

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