複合材料壓力容器之破壞分析及實驗

Abstract

本論文之目的在研究複合材料圓柱形壓力容器在不同的層數與纖維纏繞角 度下，其破壞的行為與機械性質。並採用聲射量測系統 (acoustic emission) 來量取因橫向母材破裂或纖維剝離所產生的聲射訊號，瞭解當 其內部受高壓時所造成管件之首層破壞壓力值，以求證最佳的纖維纏繞角 度。在理論部分，首先針對複合材料圓柱形容器之實際受力情形與邊界條 件，利用最佳化程式來求出最佳纖維纏繞角度，然後再利用前後處理繪圖 軟體PATRAN，來建立一與實體圓柱形部分幾何外型相同之模型，配合適當 的邊界條件與不同的破壞分析準則，在經由有限元素分析軟體MSC/ NASTRAN 68來作力學分析，再由前後處理繪圖軟體PATRAN作後處理，以圖 表形式輸出，以完成電腦輔助自動化。在實驗部分，我們以石墨纖維/環 氧樹脂(Graphite/Epoxy Q1115)來製成各個不同疊層與纖維角度之壓力容 器，利用液壓實驗充壓到容器內部，以求得壓力容器之首層破壞壓力值與 靜態應力應變關係等性質，與理論做比較，而更進一步驗證複合材料圓柱 形壓力容器之最佳纖維纏繞角度和其力學行為。