Abstract
短纖維強化熱塑性複合材料在加工過程中常會造成纖維嚴重的折損現象，一般在計算材料彈性模數時為了簡便都以纖維的平均長度代表，但當纖維長度分佈寬廣時，以纖維的平均長度計算會造成很大的誤差，因此本文以統計學上韋伯分佈函數描述纖維長度分佈情形，並分別將纖維長度的平均值及真實分佈函數代入Halpin-Tsai 方程式中求彈性模數並討論兩者之間的差異。短纖維強化複合材料為求具有較佳的性質，通常希望纖維具有特定的方向性，但在實際加工過程中，纖維的排列方式並非完整的單向排列，而是具有若干的角度偏離，本文嘗試以指數分佈修正式模擬纖維的配向，並利用“擬均方性積層理論”（Quasiis-otropic lamination theory ）配合Halpin-Tsai 方程式來預測積層材料的彈性模數, 同時以實際的積層板測試彈性模數，比較兩者的結果並加以討論。複合材料一般可視為兩相物質的結合，一相稱之為連續相，即所謂的基材；另一相為非連續相，通常為粒子（particle）、織維等的材料。複合材料具有質輕機械性質高的優點，也因為是非均方性（anisotropic ）材料, 所以可以經由特殊的設計安排而展現在某方面特別的性能要求，但在設計過程中也必須預估材料的強度性質，如此才能確實掌握材料的特性，所以如何有效地預測材料強度對於設計工作是十分重要的。可是影響材料強度的因素很多且複雜，如基材、纖維本身的性質，基材╱纖維界面性質、纖維含量、配向、長度分佈及加工過程中造成的孔洞等等。本文嘗試以Tsai-Hi-ll破壞準則預測單向纖維強化材料的強度，再配合積層板破壞理論進一步預測積層板的破壞強度，最後實際測試積層板的強度並與理論值比較。利用理論預測材料破壞強度時並無法明確瞭解材料的破壞機構（mechanism ），如纖維的斷裂、基材的破壞，或是由基材╱纖維界面破壞，即纖維被拉出（pull-out）等的方式。利用材料在低於破壞強度的不同外力作用下，以光學顯微鏡觀察破壞的機構，並將理論預測積層板中層板破壞的順序與觀察結果相驗證。