Abstract
目前有關材料破裂韌性的研究物毋論實驗或理論方面均偏向線性彈性破裂力學或傳統von Mises 材料破裂韌性之探討, 其結果並不足以完全表達高分子材料的特殊性質,及其所表現的現象。文獻結果指出, 高分子材料的破裂韌性及破裂行為均與靜壓力有著相當密切的關係, 因此瞭解高分子破裂韌性與靜壓力的相關性, 對於高分子複合材料的性質研究與工程設計上均極其重要。因此本文為了探討高分子塑性行為, 一方面利用現有的實驗佐證, 並以似靜態狀況 (Quasi-Static condition) 做為起點尋求較符合材料實際行為的彈塑性破壞理論模式, 建立起破壞理論與實驗之間的橋梁; 另一方面採用工程設計的觀點, 分析高分子材料破裂參數與本質模型之關係, 測試並尋求正確的高分子塑性理論, 並據以模擬高分子材料在拉伸模式下金破裂韌性一壓力的關性, 預測其裂縫尖端附近的應力場及應變場分佈情形, 作為有效評估高分子裂紋體可靠性之參考。為了分析幾何及材料的非異性並有效模擬裂縫尖端的奇異性開關函數,建立了一個精確的增量型有限元素模型。此模型可被用來研討材料在大塑化下, 任意應變硬化材料的實際二維彈性塑性破裂力學問題。在大變形的假設下, 本文分析了一具有壓力敏感性的高分子材料之中間裂紋試樣, 計算結果顯示, 當靜壓力升高時, 在相同的負載下其塑化區域顯著縮小, 顯示出PVC 抗拉伸之J 積分值隨著靜壓力的增加而有明顯的增加, 同時, 剪切應力分佈顯示, 相同負載下, 壓力愈高其裂縫尖端附近的應力場強度愈大, 文獻顯示, 應力場強度與J 積分值1╱(n＋1) 次方成正比, 因此可以推論J 積分值隨著靜壓力的增加而增加, 由此明顯的展現高分子材料破裂韌性與靜壓力相關的特殊性質, 與傳統 von Mises材料所得的結果有顯著的差異。