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研究生: 李奇
Lee, Chi
論文名稱: 異向性反平面裂紋體塑性區大小之評估
Estimation of Plastic Zone Size for Anisotropic Anti-plane Crack Problem
指導教授: 宋見春
Sung, Jen-Chun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 60
中文關鍵詞: 異向性材料奇異積分方程式數值方法差排作用反平面裂紋尖端應力強度因子塑性區
外文關鍵詞: Anisotropic material, Singular integral equation, Numerical method, Dislocation action, Crack tip stress intensity factor, plastic zone size
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  • 本文旨在研究異向性反平面裂紋體塑性區大小之評估,以異向性Stroh公式為基礎首先推演格林函數,並以連續差排的觀念模擬裂縫行為,建立以差排密度函數為未知數的奇異積分方程式,再以Gerasoulis數值方法求解未知差排密度函數,進而推導出應力強度因子,塑性區大小乃基於Dugdale’s Model理論進行評估,針對不同邊界,異向性程度對裂紋塑性區大小之影響提供了數值結果。

    The aim of this study is to estimate the plastic zone size of anisotropic anti-plane cracked problem. The Green function is introduced based on the Stroh formalism which deals with anisotropic elastic materials. By simulating the behavior of cracks by a continuous dislocation density, the singular integral equation for the problem with dislocation density as the unknown function is developed. The unknown dislocation function is determined by Gerasoulis’ numerical method and the corresponding stress intensity factor are directly obtained. The plastic zone size is estimated by Dugdale’s Model. Numerical results of the plastic zone size are presented to see the effects of the different boundary conditions as well as the degree of anisotropic of the materials.

    目錄 摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 V 圖目錄 V 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 1 1.3 本文綱要 2 第二章 基本公式 4 2.1 Stroh 基本公式(1958) 4 2.2 異向性反平面基本公式推導 6 2.3 全平面格林函數推導 11 2.4 半平面格林函數推導 14 第三章 問題推演 17 3.1 半平面異向性彈性體之任意角度之通式 17 3.2 半平面異向性彈性體之問題 20 3.3 應力強度因子 22 3.4 Dugdale’s model 介紹 27 第四章 數值方法 31 4.1 標準型奇異積分方程式Gerausoulis數值方法 31 4.2 Gerasoulis 數值方法之推導 38 第五章 數值結果與討論 44 5.1 鎖固邊界下裂縫長度與深度比值與降伏段大小之關係 45 5.2 自由邊界下裂縫長度與深度比值與降伏區大小之關係 51 參考文獻 58 表目錄 表5-1 Ratio1不同時 與塑性區長度之關係(Clamped) 47 表5-2 Ratio1=1, Ratio2不同時 與塑性區長度之關係(Clamped) 48 表5-3 Ratio1=2, Ratio2不同時 與塑性區長度之關係(Clamped) 49 表5-4 Ratio1=3, Ratio2不同時 與塑性區長度之關係(Clamped) 50 表5-4 Ratio1不同時 與塑性段長度之關係(Free) 52 表5-5 Ratio1=1, Ratio2不同時 與塑性段長度之關係(Free) 53 表5-6 Ratio1=2, Ratio2不同時 與塑性段長度之關係(Free) 54 圖目錄 圖2-1 作用於平滑曲面上的曳力之幾何示意圖 10 圖2-2 s處的單位法向量 11 圖2-3 半平面座標系統 14 圖3-1 利用連續差排作用模擬材料內裂紋示意圖 17 圖3-2 差排作用於距離斜裂紋中點示意圖 18 圖3-3 連續差排作用模擬半平面內含斜裂紋示意圖 20 圖3-4 裂紋三種不同的負荷模式 23 圖3-5 裂紋尖端座標 24 圖3-6 裂縫尖端局部座標和全域座標關係 26 圖3-7 Dugdale's model示意圖 27 圖3-8 model III情形下Dugdale's model示意圖 28 圖3-9 無限版有效長度內受到均佈的剪應力之情況 30 圖3-10 無限版降伏區受到均佈的剪應力之情況 30 圖4-1 連續函數之節點切割元素示意圖 33 圖5-1 二分逼近法示意圖 44 圖5-2 Ratio1不同時 與塑性區長度之關係(Clamped) 47 圖5-3 Ratio1=1, Ratio2不同時 與塑性區長度之關係(Clamped) 48 圖5-4 Ratio1=2, Ratio2不同時 與塑性區長度之關係(Clamped) 49 圖5-5 Ratio1不同時 與塑性段長度之關係(Free) 52 圖5-6 Ratio1=1, Ratio2不同時 與塑性段長度之關係(Free) 53 圖5-7 Ratio1=2, Ratio2不同時 與塑性段長度之關係(Free) 54

    1. M. Abdulkawi, Z. K. Eshkuvatov, N. M. A. Nik Long, A Note on the Numerical Solution of Singular Integral Equation of Cauchy type. World Academy of Science, Engineering and Technology 33, 2009.
    2. Beghini, M., Bertini, L. and Fortanari, V., Stress Intensity Factors for an Inclined Edge Crack in a Semiplane. Engrg. Fracture Mechanics 62, 607-613,1999.
    3. Becker, W. and Gross, D. About the mode-III Dugdale crack solution. Int. J. Fract. Mech. 34, 65-70,1987.
    4. Dugdale, D.S., Yielding of steel sheets containing slits. J. Mech. Phys.Solids.8, 100-104., 1960.
    5. Esheby,J. D. ,Read, W. T. and Shockley, W., Anisotropic Elasticity with Applications to Dislocation Theory .Acta Metall 1,251-259,1953.
    6. Erdogan,F.,Stress Intensity Factor .ASME J.Appl.Mech 50,992-1002,1983.
    7. Gerasoulis, A., The Use of Piecewise Quadratic Polynomials for the Solution of Singular Integral Equations of Cauchy Type. Comput. Math. With Applications. 8,15-22,1982.
    8. Gdoutis, E.E., Fracture Mechanics criteria and application. Dordrecht, Kluwer,1990.
    9. Higadhida, Y. and Kamada, K., Stress Fields around a Crack Lying Parallel to a Free Surface. Int J. Fracture 19,39-52,1982.
    10. Santonu Ghosh and Arun R. Rao, Dugdale-Barenblatt model. Indian Institute of Science, Bangalore, India-560012,2008.
    11. Stroh, A.N., Dislocations and Cracks on Anisotropic Elasticity. Philos. Mag 7,625-646,1958.
    12. Sung, J.C. and Liou, J.Y., An Internal Crack in a Half-Plane Solid with Clamped Boundary. Comput. Methods Appl. Engrg 121,361-372,1994.
    13. Sung, J.C. and Liou, J.Y., Analysis of a Crack Embedded in a Linear Elastic Half-Plane Solid. ASME J. Appl. Mech 62,78-86,1995.
    14. J. Zhuang, D. K. Yi and Z. M. Xiao, Elastic-plastic analysis of a sub-interface crack in a coating-substrate composite. International Journal of Solids and Structures, Volume 50, issue 2 (January 15, 2013), p. 414-422. ISSN: 0020-7683 DOI: 10 .1016/j.ijsolstr.2012.10.018.
    15. Ting, T.C.T., Explicit Solution and Invariance of the Singularities at an Interface Crack in Anisotropic Composites. Int J. Solids Structure 22, 965-983,1986.
    16. Ting, T.C.T. and Barnett, D.M., Image Force on Line Dislocations in Anisotropic Elastic Half-Spaces with a Fixed Boundary. Int J. Solids Struc 30, 3, 313-323,1993.
    17. Ting, T.C.T., Anisotropic Elasticity : Theory and Applications. Oxford University Press, New York,1996.
    18. Ting, T.C.T., Green’s Functions for a Half-Space and Two Half-Spaces Bonded to a Thin Anisotropic Elastic Layer. ASME J. Appl. Mech 75/051103-1,2008.
    19. 劉鈞耀,雙層異向性材料介面附近裂紋之分析,國立成功大學土木工程研究所博士論文,1994.
    20. 周志羽,裂紋與異質物互制之反平面問題解析,國立成功大學土木工程研究所碩士論文,2004.
    21. 曾偉誌,含彈性薄層之半平面異向性裂紋體之研究,國立成功大學土木工程研究所碩士論文,2012.

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    校外:2014-08-14公開
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