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複合疊層板內自由端效應和邊端脫層的應力奇異性之研究
Dissertation

複合疊層板內自由端效應和邊端脫層的應力奇異性之研究

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

Abstract

複合疊層板 自由端效應 邊端脫層 應力奇異性 composite laminates free-edge effects edge delamination stress singularity
本研究首先應用 Lekhnitskii 分析方法之優點,推演出任意方向纖維排 列之複合疊層板的通解。吾人發現自由端應力奇異性是由 $r^{\delta_{r}}$,$({\ln r})^{n}$ 和 $r^{\delta_{r}}({\ln r}) ^{n}$ $(n = 1,2, ... )$ 三種基本型式所組成,其存在與否乃由 $\delta_{r}$ 和 $\delta_{i} $ 的大小決定。此處,$r$ 表距自由端與 界面間交點的徑向距離,$\delta = \delta_{r} + i \delta_{i}$ 為一 修改後超越特徵方程式之複數根。除了精確的自由端應力奇異性之分析外 ,本研究亦進一步求得斜交疊層板與正交疊層板之內部區域的正確解。所 以,斜交疊層板與正交疊層板自由端的影響範圍和沿者疊層界面的完整應 力分佈均可準確地描述。文獻中有關缺點也被詳細地釐清與修改。最後, 吾人以一任意對稱斜交石墨疊層板為例,探討各種纖維方向排列之自由端 效應和最大應力發生的疊層角度。本研究進而延伸探討任意角度排列之複 合疊層板承受均勻拉伸之自由端的應力奇異性,以提供複合疊層板設計人 員之破壞分析。同樣地,使用任意角度排列之複合疊層板承受均勻拉伸的 通解,可獲得斜交與正交疊層板邊端脫層的應力奇異性之正確解。

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