橡膠材料裂縫之能量釋放率的有限元素計算; On the Calculation of Energy Release Rate for Rubbery Materials with FE Solutions

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Title:	橡膠材料裂縫之能量釋放率的有限元素計算;On the Calculation of Energy Release Rate for Rubbery Materials with FE Solutions
Authors:	張瑞宏
Contributors:	土木工程學系
Keywords:	能量釋放率;橡膠材料;裂縫;範圍積分法;有限元素法;與積分區域無關性質;應變能密度函數;熱載重;Energy release rate;Rubbery material;Crack;Domain integral method;Finite element method;Patch-independence;Strain energy density function;Thermal loading;土木水利工程類
Date:	1994-01-01
Issue Date:	2010-05-27 15:42:42 (UTC+8)
Publisher:	行政院國家科學委員會
Abstract:	橡膠為一非線性彈性之材料,常用於結構物體接合或防震處理上,其裂縫對整體結構物之影響甚巨.破壞力學在線性彈性材料的分析上,已有十分完備的的學理發展,然而對於橡膠材料的破壞行為仍有待進一步之研討.因為非線性材料裂縫尖端之應力行為十分複雜,裂縫是否形成或延伸通常以「能量釋放率」作為預測之準則.理論上,「J-積分式」可用來計算線性及非線性彈性物體裂縫的能量釋放率.實驗結果顯示橡膠在高度變形下,除了緊鄰裂縫之極微小區域外,其材料仍保有可逆之彈性反應,因此J-積分式可以適用於橡膠裂縫能量釋放率之運算.通常在有限元素計算上,多採用較方便之「裂縫虛延伸法」或「範圍積分法」,而不直接使用J-積分式.裂縫虛延伸法曾應用於線性及非線性彈性,以及變形理論塑性材料之運算,然此方法有許多限制.例如,當結構體承受非保守之載重時,便無法直接應用.相較之下,範圍積分法具有較高之適用性,但迄今尚未被廣泛地使用.本研究之主旨在採用範圍積分法,使之能應用於大變形非線性彈性有限元素之計算.此方法具有與積分區域無關性質,因此在裂縫尖端附近不需要複雜詳密的網格,便能有十分精確的計算結果.橡膠材料之力學行為一般均以「應變能密度函數」來描述.同一材料在某特定變形範圍內可以採用多種不同的應變能密度函數來模擬其行為.在本研究中,亦將探討不同應變能密度函數對能量釋放率之計算值的影響.研究期間：8202 ~ 8301
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
Appears in Collections:	[Department of Civil Engineering] Research Project

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