應用於有限元素自由網格之破壞力學參數計算方法

Translated title of the thesis: Procedure for the Estimation of Fracture Mechanics Parameters by Using Finite Element Method with Free Meshes
  • 許 璨麟

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本文探討雙材料界面裂紋受熱負載作用下,使用有限元素分析配合虛擬裂紋閉合積分式計算,裂紋前緣之破壞力學參數分佈,包括應變能釋放率及應力強度因子。一般三維破壞力學分析中,為了配合虛擬裂紋積分式之自我相似假設,須將裂紋尖端前後元素在界面上之網格建立為長方形且尺寸相同,可得到較正確的計算結果,但此方法應用於曲線型之裂紋前緣將造成有限元素網格建立不易。為此,本文提出一搭配自由網格使用之破壞力學參數計算方法,可減少建立網格所需時間,有利於複雜結構中之裂紋成長分析。另外,由於界面裂紋尖端的奇異彈性應力場具有震盪的行為,此震盪之特性會造成直接使用虛擬裂紋閉合法求解界面裂紋之應力混合模式相位角的困難。對此問題,可藉由特定之材料特徵長度來修正震盪的應力強度因子,及對應之相位角。針對於本文所發展之破壞力學參數求解方法,首先透過與界面裂紋問題的理論解析解,同時也利用三維奇異有限元素模型比對驗證;而後,本文討論應用此方法分析半導體電子元件中之矽穿孔(Through-Silicon Via TSV)載板界面裂紋受熱負載情況下,界面脫層成長之問題。
Date of Award2017 Aug 30
Original languageChinese
SupervisorTz-Cheng Chiu (Supervisor)

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應用於有限元素自由網格之破壞力學參數計算方法
璨麟, 許. (Author). 2017 Aug 30

Student thesis: Master's Thesis