非均勻複合材料管件研究討

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Title:	非均勻複合材料管件研究討
Other Titles:	Study Non-uniform Carbon/Epoxy Composite Tube
Authors:	蔡繼仁 Tasi, Ji-Ren
Contributors:	喬緒明 Chiao, Shu-Min 東海大學化學工程與材料工程學系
Keywords:	非均勻分佈;破壞;撓曲強度 Bending;Fracture;Non-uniform fiber
Date:	1993
Issue Date:	2011-06-16T01:10:21Z (UTC)
Abstract:	在所有複合材料加工製程中，纏絲法加工非常適合用來作管狀產品的製作。因為此種方法可以達到高度自動化，同時可以藉由轉軸的轉動，和導桿的橫向移動來系統的纏繞，得到所需要的交織方式、排列角度、厚度 ... 等產品規格。纏絲法一般使用於大型物件之製作。在本研究中探討將纏絲法應用於外徑約廿公釐的薄殼圓管製作。所製得的產品和傳統手工捲製方式比較時，不論樹脂的分佈、孔洞的多寡及強度方面，均發現纏絲法加工製品有較佳的性質表現。由於纏絲法加工成品在強度測試時，發現其產品的品質變化極大，探討這個問題發現，以纏絲製作複合材料元件時，若導桿的設計不良、操作不當、或紗束滑動，均可能產生不均勻纖維分佈。針對此現象，本研究進一步測量此一非均勻性對薄層管件機械強度的影響。在以碳纖／環氧樹脂所製成之不同角度的複合管件中，就撓曲強度言，缺陷部份(-) 的大荷重值，會隨著管件的不均勻性增加而有降低的趨勢。　複合材料在受力方式及積層方式不同時，有不相同的破裂機制。由纏絲法和手工捲製法的管狀成品測試結果，及斷裂形式照片中，可以看出積層之間若加入跨層的纖維束，可有效阻止脫層破壞的擴散。在捲製的圓管中，管件破壞的形式隨著角度的不同而改變： 0度管件在受到環壓縮時無法發揮其補強效果，受到低作用力下即破裂。在正負 30 度及正負 60 度的複合材管件時則無此現象，因而斷裂強度較佳。對於蒸發和逆滲透回收系統，經由模擬結果，在不同 D值情況下，均可求出最佳回收系統設計和回收年限，電腦程式如附錄。
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