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姓名	曾煥如(Huan-Ru Zeng)  查詢紙本館藏	畢業系所	土木工程學系
論文名稱	鋼筋直徑對疲勞行為之影響研析
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摘要(中)	本研究主要針對鋼筋直徑對疲勞強度之影響討論，並以鋼筋局部高應力集中區提出平均垂直應力比，作為直徑比對疲勞強度之預測模型。目前筆者查詢直徑對疲勞強度影響之相關文獻多為定性描述，因此針對其中定量之文獻進行分析，又因文獻中較少以鋼筋直徑對應力強度因子之影響與疲勞現象作討論及連結，以此為主要動機進行研析。 首先引用相關文獻之回歸經驗式，針對其中參數對疲勞強度之影響及適用範圍進行討論，第二部份利用Abaqus軟體建置鋼筋有限元素模型，並分析改變直徑對其局部高應力集中區之影響情形，第三部份先採BS[1]疲勞強度規範為比較基準，隨後以鋼筋直徑比對應其局部高應力集中區，分別依四種模式建置直徑比對疲勞強度之預測模型並找出最佳者，最後對其進行相應經驗式比較、鋼筋節表面根部曲率半徑與節高比值(r/h)改變之影響等延伸分析討論，以供後續鋼筋疲勞強度研究之參考。
摘要(英)	The main focus of this study is to investigate the influence of the diameter of reinforcement bars on fatigue strength and propose an average vertical stress ratio for the local high-stress concentration zone of the reinforcement bar as a predictive model for fatigue strength based on diameter ratio. Currently, the literature related to the impact of diameter on fatigue strength mainly consists of qualitative descriptions. Therefore, this research aims to analyze the quantitative literature and explore the link between the diameter of reinforcement bars and stress intensity factors associated with fatigue phenomena, which serves as the primary motivation for this analysis. The first part of the study involves referencing relevant literature and discussing the impact and applicability range of parameters on fatigue strength using regression empirical formulas. In the second part, a finite element model of the reinforcement bar is created using Abaqus software, and the effects of changing the diameter on the local high-stress concentration zone are analyzed. In the third part, the BS [1] fatigue strength standard is adopted as a comparative benchmark, and then predictive models for fatigue strength based on diameter ratio are established in four different modes to find the optimal model. Finally, a comparison of the respective empirical formulas, as well as an extended analysis of the effects of changes in the radius of curvature at the root of the surface of the reinforcement bar section and the ratio of radius to height (r/h), are conducted to provide reference for future research on the fatigue strength of reinforcement bars.
關鍵字(中)	★ 有限元素法 ★ 鋼筋直徑 ★ 鋼筋疲勞 ★ 應力集中	關鍵字(英)	★ Finite Element Method ★ Reinforcement Bar Diameter ★ Reinforcement Bar Fatigue ★ Stress Concentration
論文目次	摘要 I ABSTRACT II 致謝 III 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 X 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 2 1.3 研究方法 4 1.4 論文架構 5 第二章 文獻回顧 6 2.1 鋼筋直徑對於疲勞強度影響之回顧 6 2.1.1 軸向試驗中直徑對疲勞強度之影響 8 2.1.2 彎曲試驗中鋼筋直徑對於疲勞強度的影響 12 2.2 有限元素法 20 2.3 有限分析軟體ABAQUS 21 第三章 鋼筋疲勞之分析探討 22 3.1 前言 22 3.2 直徑對於疲勞強度之影響 23 3.2.1 回歸公式引用及說明 23 3.2.2 研析案例之幾何 24 3.2.3 直徑及反覆載重次數對fr之影響 24 3.2.4 相應規範說明比較 27 3.3 直徑與R/H之關係探討 28 3.3.1 r/h對fr之影響 29 3.3.2 直徑與r/h相互作用討論 30 3.4 小結 32 第四章 鋼筋局部高應力集中分析 34 4.1 前言 34 4.2 二維鋼筋研析案例模型建置 34 4.2.1 幾何形狀 34 4.2.2 材料性質 36 4.2.3 作用力 36 4.2.4 邊界條件 36 4.2.5 有限元素類型及網格劃分 38 4.3 二維平面與軸對稱模型結果比較 39 4.4 研析案例之網格收斂分析 42 4.5 鋼筋直徑對應局部高應力集中數值比較 44 4.6 小結 45 第五章 局部高應力集中相應規範說明比較 46 5.1 前言 46 5.2 分析方法說明 46 5.2.1 比較準則 46 5.2.2 總受力模型 47 5.2.3 總應變能模型 49 5.3 總受力相應規範說明比較 51 5.3.1 總受力增量 51 5.3.2 總受力比值 52 5.3.3 平均受力比 53 5.4 總應變能相應規範說明比較 54 5.4.1 總應變能增量 54 5.4.2 總應變能比值 55 5.5 小結 57 第六章 預測模型延伸分析 58 6.1 前言 58 6.2 平均受力比相應經驗式說明比較 58 6.3 R/H改變對平均受力比之影響 59 6.4 小結 61 參考文獻 62
參考文獻	[1] 英國混凝土標準 “Steel for the reinforcement of concrete -Weldable reinforcing steel - Bar, coil and decoiled product – Specification,” BS4449:2005 [2] T.Helgason , J. M. Hanson, N. F. Somes, W.G.Corley, and E.Hongestad, “Fatugue Strength of High Yield Reinforcing Bars, National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) Report 164, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, D.C.,1976. [3] S.Maropoulos, D Fasnakis, C. Voulgaraki, S Papanikolaou, A Maropoulos, A Antonatoset., “Fatigue testing of reinforced-concrete steel bars” , Greece, 2016. [4] C.Paulson and J.M.Hanson Wiss, Janney, Elstner Associates, Inc. Chicago and Northbrook, “Fatigue Behavior of Welded and Mechanical Splices in Reinforcing Steel” Prepared for National Cooperative Highway Research Program Transportation Research Board National Research Board, Illinois, December 1991. [5] G.P.Tilly, “Fatigue of Steel Reinforcement Bars in Concrete : A Review,” Fatigue of Engineering Materials and Structures, U.K, April 1979. [6] J.G.Macgregor, I.C.Jhamb, and N. Nuttall, “Fatigue Strength of Hot Rolled Deformed Reinforcing Bars,” ACI Journal, March 1971. [7] Nyamu, D.Maringa, “Fatigue in High Strength Reinforcement Bars: An Overview,” Innovative Systems Design and Engineering, Vol.7, No.5, 2016. [8] 范家豪，「螺紋節鋼筋應力集中之數值推衍及現象討論」，碩士論文，中央大學土木工程研究所，中壢 (2021)。
指導教授	張瑞宏(Jui-Hung Chang)	審核日期	2023-7-24
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