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螺釘接合複材疊層板之三維接觸應力分析
Dissertation

螺釘接合複材疊層板之三維接觸應力分析

李世孝
Doctor of Philosophy (PHD), 國立清華大學, 動力機械工程學系
1992

Abstract

複材疊層板 螺釘接合 破壞分析 接觸應力 熱彈性接觸 composite laminates bolted joint failure analysis contact traction thermoelastic contact
經由一增量型限制性變分原理和三維幾何接觸條件所建構之轉換矩陣,吾 人可建立一有效率之有限單元技巧滿足各種接觸條件解析複材疊層板與螺 栓接合分別承受面內螺栓負荷與彎曲負荷之三維接觸應力分析。此外,本 文亦提出一個有限單元程序來解析兩平板與螺栓接合之熱彈性接觸問題。 在熱傳分析中兩平板間之接觸熱導與其接觸應力為一已知之函數,同時經 由一修正增量型限制性變分原理與先前所提及之轉換矩陣法來解析複材疊 層板螺栓接合之三維熱彈性接觸問題。首先,本文對於[45/0/-45/90]s石 墨纖維╱環氧樹脂複材疊層板與不同疊層次序之玻璃纖維╱聚酯樹脂複材 疊層板分別與螺栓在雙搭接合情況下承受一螺栓負荷與側向鎖緊負荷時, 針對各種不同的摩擦效應、間隙、螺栓剛性、疊層次序與側向鎖緊負荷等 因素對螺栓與螺孔周緣之接觸應力分佈影響作一系列地探討。其次,對於 [0/90]s與[90/0]s之AS4/3501-6疊層板與埋頭螺釘接合,分別承受彎曲負 荷條件下,針對各種不同的摩擦效應、疊層次序與埋頭螺釘角度等因素對 於螺釘與螺孔周緣之接觸應力分佈影響亦作一系列地探討。同時經由最大 應力理論與Ye脫層準則配合單層完全破壞假設( complete ply failure approach )進行疊層板之漸進破壞分析來預測疊層板在達到完全破壞前 所能承受之最大彎曲負荷。最後,對於兩塊6061-T6 鋁合金平板與螺栓接 合承受一熱負荷,其中熱傳遞是由平板的一端經由兩塊平板接合部份傳至 另一塊平板的另一端。本文針對兩板接合界面之溫度分佈與接觸應力加以 解析。

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