Abstract
本文係研究複合材料結構在含有裂縫下的力學行為。探討複材疊層板受到單軸向拉伸時，基材破裂層內應力分佈的狀況，由於分析問題之幾何形狀規則且邊界條件型式簡單，故採用里茲法，解出滿足位移邊界條件的假設位移場，並考慮破裂層厚度方向的影響與滑移區產生的效應，進而求得層內應力分佈，藉由層內主應力的狀況，決定曲線裂縫發生的位置及初始角度。再者，利用線性彈性破裂力學求出裂縫密度與施加載荷的關係，因裂縫密度直接影響疊層板的勁度縮減。本文將以 Glass/Epoxy 和AS-4-3502 做為分析問題所用的材料，研究中發現施加載荷愈大，裂縫密度也愈大，亦會造成勁度值大幅下降，但裂縫密度之增長與勁度值之下降會達到一個定值為止，此定值隨著疊層板的配置而改變， 此外，當裂縫密度超過一臨界值以後，才會產生曲線裂縫，同時亦可由裂縫密度與施加載荷的關係看出裂縫飽和的現象。若是破裂層的厚度固定，破裂層越厚者，軸向勁度縮減值越大且縮減速率越快，勁度縮減值愈小，使其產生橫向裂縫所需的載荷值也愈低。在較低的裂縫密度下，裂縫飽和的趨勢愈加明顯。此外，使其產生橫向裂縫所需的載荷值也愈低，曲線裂縫形成的初始角度越小，臨界的裂縫密度也越小。在曲線裂縫發生位置的附近，常常是破裂層 z方向應力極值所在，應力型態為一拉應力，其值隨著裂縫密度增加而變大，這個現象應是脫層發生的原因之一。本文分為六章：第一章緒論；第二章直交疊層板之破壞與破裂力學理論；第三章複合材料力學和能量法；第四章含裂縫之直交疊層板的應力分析；第五章結果與討論；第六章結論與建議。