鋼床鈑鋪面之裂縫預測及破壞分析｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	張俊偉 Jun-Wei Zhang
論文名稱：	鋼床鈑鋪面之裂縫預測及破壞分析
指導教授：	張瑞宏
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering
論文出版年：	2017
畢業學年度：	105
語文別：	中文
論文頁數：	106
中文關鍵詞：	鋼床鈑鋪面、有限元素法、應力強度因子、由上至下的裂縫、預測裂縫位置
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本研究採用有限元素法用於三維鋼床鈑鋪面含有由上至下之裂縫
進行破壞參數分析，考慮多種不同影響因子的作用下，計算出三種模
態對應之應力強度因子。而計算應力強度因子的方法是選用 ABAQUS
軟體提供的迴圈積分，進而提升計算的準確性和便利性。
由於鋼床鈑結構因為肋梁、橫梁的相互組合，讓鋪面處於一個非
均勻受力的狀況，這使得推測裂縫位置極為重要，因此選定具有代表
性的載重進行分析，判斷裂縫最有可能發生的位置，再進行後續的參
數分析。
而目前的相關文獻，對於分析鋼床鈑鋪面裂縫的研究非常少，並
無數值分析和實驗結果作為驗證的依據，因此希望本論文能夠提供後
續研究鋼床鈑鋪面裂縫的研究者提供一個研究方向。

The study is investigated for fracture parameters analysis of a 3D steel deck pavement containing a transverse top-down crack using finite element method. Consider the influence of different factors and calculate the stress intensity factors of three type mode. The approach of calculate the stress intensity factor has been evaluated by using contour integrals. This method can improve the accuracy and convenience of the calculation.
Steel deck structure is composed of ribs and floor beams are combined with each other, causing the pavement to suffer a non-uniform force. It is very important to predict the location of crack, so choosing the representative load to analysis is prefer to speculate the impossible location of appearance for crack.
In current relevant reference, the research about analysis of steel deck pavement crack is very rare so that it doesn’t have any numerical analysis and the data of experiment for verification. Finally, it is hope to provide a analysis orientation for subsequent research.

摘要                                    I
ABSTRACT                            II
誌謝                                    III
目錄                                    IV
圖目錄                                    VII
表目錄                                    XI
第一章 緒論                            1
1 前言                            1
2 研究動機與目的                    2
3 研究方法                            3
4 論文架構                            3
第二章 文獻回顧                      5
1 鋼床鈑與其鋪面                    5
1.1 鋼床鈑結構組成                    5
1.2 鋼床鈑鋪面之構造                    8
1.3 鋼床鈑鋪面之材料                    10
1.4 鋼床鈑鋪面之材料厚度            13
2 有限元素法於柔性鋪面與鋼床鈑之應用    16
2.1 有限元素法                            16
2.2 分析軟體ABAQUS簡介                    17
2.3 柔性鋪面與鋼床鈑之有限元素法分析    18
3 裂縫之分析與回顧                    25
3.1 應力強度因子                    25
3.2 柔性鋪面裂縫回顧                    26
第三章 迴圈積分驗證分析                    28
1 前言                            28
2 迴圈積分                            28
3 奇異元素的應用                    29
4 直線形裂縫的分析                    31
4.1 二維案例之混合模態受力狀況下的分析    32
4.2 三維案例之迴圈積分                    35
5 小結                            36
第四章 鋼床鈑鋪面之裂縫位置推測            37
1 前言                            37
2 車輪載重                            37
3 最大張應變的位置                    43
4 材料性質的改變                    50
5 小結                            53
第五章 鋼床鈑鋪面裂縫結構之建立            54
1 前言                            54
2 模型之幾何形狀與網格                    54
3 材料性質                            59
4 邊界條件                            60
5 網格收斂分析                            62
6 有效模型尺寸分析                    63
7 小結                            64
第六章 鋼床鈑鋪面之裂縫分析            65
1 前言                            65
2 裂縫位置                            65
3 載重移動                            69
4 材料參數                            77
5 裂縫前緣                            80
6 小結                            86
第七章 結論與建議                    87
1 結論                            87
2 建議                            88
參考文獻                                    89


                                

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