Fracture Analysis of Piezoelectric Elliptical Tube Subject to Internal Pressure and Thermal Loadings

摘要

本文提出一套自動配置背景網格之四叉樹無網格伽遼金法（Quadtree Element Free Galerkin Method），並探討壓電超級橢圓管受管內壓及熱負載之破壞分析。本文內容主要分為三個部分進行探討。 　　第一部分以本文提出之四叉樹無網格伽遼金法與傳統無網格伽遼金法（Element Free Galerkin Method）計算應力強度因子（Stress Intensity Factor）。針對彈性平板與文獻比較之誤差分別為0 42%及1 60%，相比傳統方法，QEFGM之精度提高73 75%。再者針對壓電平板，在裂紋長度極長時與文獻比較之誤差分別為1 28%及5 17%，QEFGM之精度更是提高75 24%，由此證明本文所提之四叉樹無網格伽遼金法之正確性及優良性。 　　第二部分詳細探討溫度變化導致應力強度因子之影響，發現溫度升高時材料明顯有裂紋密合之現象，並以四種不同溫差分布進行破壞分析，發現管內緣之溫差為影響系統物理場及應力強度因子之重要因素。 　　第三部分詳細探討幾何外型對應力強度因子之影響，以四種不同長短軸比之橢圓，及三種不同冪次之超級橢圓進行破壞分析，發現長短軸比及冪次越高，都會導致應力強度因子越大，導致裂紋尖端應力發散之趨勢越明顯。 　　本文針對不同工作環境下，對壓電材料進行了多種破壞分析，繪製其物理響應及計算應力強度因子，希望在工件使用壽命之評估及材料破損之預防，能為業界提供有效的資訊。

獎項日期	2019
原文	English
監督員	Steven Hsin-Yi Lai (Supervisor)