由於泡沫鋁合金具有質量輕、高吸能、隔熱、隔音佳等優點，因此已廣泛應用於輕質結構上。當泡沫鋁合金作為三明治層板之心材材料，於層板承受外加載重時，心材主要承受剪力作用，因此本文將探討泡沫鋁合金於承受剪力作用時，其相關力學性質與疲勞行為。欲瞭解泡沫鋁合金之剪力行為，將採用方形剪力試驗，使泡沫鋁合金承受純剪力作用，觀察不同相對密度泡沫鋁合金之應力應變曲線，再利用函數嵌合試驗數據，求得理論分析模式所推導獲得表示式中之微結構係數，如此即可藉由理論表示式計算獲得任一相對密度泡沫鋁合金所對應之剪力塑性強度與剪力模數等。本研究亦將探討泡沫鋁合金之剪力疲勞行為，利用方形剪力試體，藉由動態試驗儀施予反覆荷重，並記錄泡沫鋁合金試體破壞時所能承受之反覆應力次數，以觀察各種不同反覆應力狀態及相對密度對泡沫鋁合金疲勞壽命之影響。另外，由疲勞試驗結果可得知泡沫鋁合金剪力模數與最大應變如何隨反覆應力次數增加而變化。為印證試驗結果之正確性，將理論分析封閉型泡沫材料中微結構桿件所承受之應力，進而推導泡沫鋁合金承受反覆剪應力作用之疲勞方程式，再針對本研究之疲勞試驗結果，求得理論表示式中相關微結構係數。另外，由於泡沫材料於製造過程中易形成裂縫，所以，亦將探討含巨觀裂縫泡沫鋁合金承受反覆剪應力作用之疲勞行為，由試驗所得各試體之疲勞壽命，可計算泡沫鋁合金中裂縫之擴展傳遞速率，同時利用能量原理推導封閉型泡沫材料裂縫擴展速率之理論表示式，再以試驗結果推求微結構係數，研究結果可提供泡沫鋁合金於結構設計上之參考與依據。

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[1] L.J. Gibson and M.F. Ashby ,”Cellular Solid : Structure & Properties” 2nd edition , Pergamon Press , Oxford (1998).

[2] K.Y.G. McCullough,N.A. Fleck and M.F. Ashby,”Uniaxial stress-strain behavior of aluminium alloy foams,” ActaMetall. Mater,Vol.47, No.8 , pp.2331-2343(1999).

[3] A.M.Harte,N.A.Fleck,and M.F.Ashby,”The fatigue strength of sandwich beams with an aluminium alloy foam core ” International Journal of Fatigue,Vol.23,pp.499-507(2001).

[4] A.M.Harte,N.A.Fleck and M.F.Ashby,”Fatigue failure of an open cell and a closed cell aluminium alloy foam,”Acta Mater., Vol.47,No.8,pp.2511-2524(1999).

[5] 徐忠義，”泡沫鋁鎂合金之疲勞行為”，國立成功大學土木工程研究所碩士論文(2001)。

[6] K.Y.G.Mccullough, N.A.Fleck and M.F.Ashby,”The stress-life fatigue behaviour of aluminum alloy foams,” Fatigue Fract Engng Mater Struct ,Vol.23, pp.199-208(2000).

[7] S.K.Maiti, M.F.Ashby and L.J.Gibson, ”Fracture toughness of brittle cellular” Scripta Metallurgica,Vol.18,pp.213-217(1984).

[8] J.S.Huang and K.D.Liu, ”Mechanical properties of cement foams in shear” Journal of Materials Science,Vol 36 pp.77 – 777 (2001).

[9] 邱己豪，”發泡鋁材料之力學性質”，國立成功大學土木工程研究所碩士論文(2000)。

[10] O.B.Olurin, K.Y.G.McCullough , N.A.Fleck , and M.F.Ashby ,” Fatigue crack propagation in aluminium alloy foams , ” International Journal of Fatigue,Vol.23, pp.375-382(2001).

[11] 劉世一，”蜂巢與泡沫材料承受多軸載重下之疲勞行為”，國立成功大學土木工程研究所碩士論文(1999)。

[12] J.S.Huang and J.Y.Lin,”Fatigue of cellular materials,”Acta Mater.,Vol.44, No.1, pp.289-296(1996).

[13] Y.Sugimura, A.Rabiei, A.G.Evans, A.M.Harte and N.A.Fleck
,” Compression fatigue of a cellular Al alloy,” Materials Science and Engineering A269 , pp.38-48(1999).

[14] E.Andrews, W.Sanders, and L.J.Gibson, ”Compressive and tensile behaviour of aluminum foams”.Materials Science and Engineering A270 , pp.113-124(1999).

[15] J.S.Huang and S.Y.Liu,”Fatigue of isotropic open-cell foams under multiaxial loads,”International Journal of Fatigue, Vol.23 , pp.233-240(2001).

[16] B.Zettl,H.Mayer,and S.E.Stanzl-Tschegg,”Fatigue properties of Al-1Mg-0.6Si foam at low and ultrasonic frequencies ”, International Journal of Fatigue 23, pp.565-573(2001).

[17] B.Zettl,H.Mayer,and S.E.Stanzl-Tschegg,”Fatigue properties of aluminium foams at high numbers of cycles”,Materials Science and Engineering A292 , pp.1-7(2000).