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論文中文名稱:同步化聲光非破壞檢測研探類岩材料於貫切破壞之群刀效應 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Automatic Synchronization of Acoustic and Optic Nondestructive Techniques to Investigate the Group-cutter Effect during Indentation Fracture of Rock-like Material [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:97
出版年度:98
中文姓名:巫奇穎
英文姓名:Chi-Ying Wu
研究生學號:95428026
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2009-01-16
論文頁數:95
指導教授中文名:陳立憲
口試委員中文名:黃燦輝;陳堯中;林世聰
中文關鍵詞:電子點紋干涉術聲射非破壞檢測同步化雙刀貫切臨界間距裂端微塑區
英文關鍵詞:Electronic speckle pattern interferometryAcoustic emissionNondestructive testingSynchronizationDouble-indentersCritical spaceProcess zone
論文中文摘要:囿於台灣地理環境之侷促,使得地下空間之開發與使用方興未艾,因此各項地下掘削開挖工程案例日增,但機械式開挖掘削機制之瞭解卻仍渾濛。回顧機械式隧道掘進工程,考量切削刀頭與岩體間互制行為乃至破壞機制之極近域場研探甚少,本研究乃以雙刀式正向楔形貫切破壞試驗(normal wedge indentation fracture test)簡化模擬實務鑽掘工程之多刀楔切削行為,藉以探討機械開挖之接觸破壞模式,並配搭複合式非破壞檢測:(1) 光學電子點紋干涉術(electronic speckle pattern interferometry, ESPI)及(2) 聲射(acoustic emission, AE)技術;進而以LabVIEW程式建構同步化(synchronization)自動數據擷取,以探究此項接觸互制行為之叢聚、初裂與裂衍等系列破壞特徵。
本研究於雙刀貫壓位置下方某深度,採用裂縫開口位移(crack opening displacement, COD)作為回饋控制訊號,求得完整峰前、峰後之加載歷程,以進行相關破壞演化之觀察。受貫壓之類岩(rock-like)試體以水泥砂漿行之。於無圍壓狀態下,變化雙刀間距作為主要變數,以理析開挖機具群刀互制之力學行為;進而探求群刀效應之臨界間距(critical space)。因電子點紋干涉術具高精度(微米)且非接觸式之即時、全域性觀測等優點,並配合二者耦合可同步進行另一非破壞聲射技術供檢驗材料內部微震裂源之定位,相關貫切破壞試驗之定量觀測。本研究所得結果計可研探:
(1) 峰前延性破壞之彈-塑性發展及脆性破壞時機與方位,亦即峰前變形連續(displacement continuous)之彈-塑性界面往臨界發展趨勢;及變形不連續(displacement discontinuous)之初裂與裂縫演化。
(2) 峰後脆性破壞之裂尖微塑區(process zone)發展。
(3) 求得群刀效應之相對臨界刀距約為3.0~3.2之間。
最後綜合實驗、理論及分離元素法之數值解析作一比對,以驗證同步化聲光非破壞檢測之適確性,並資以求解雙刀互制效應之破壞機制。
論文目次:目 錄

中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究方法與範圍 2
1.4 研究內容與架構 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 貫切破壞行為之問題描述 5
2.1.1 延性破壞:變位連續之孔洞擴展模式 8
2.1.2 脆性破壞:變位不連續之線彈性破壞力學模式 13
2.2 電子點紋干涉術之沿革 16
2.2.1 干涉之面內與面外位移 18
2.2.2 電子點紋干涉術量測原理 19
2.3 聲射技術之沿革 23
2.3.1 聲射技術基本原理 24
2.3.2 聲射技術定位準則 26
第三章 試驗設置與執行 28
3.1 試驗材料之選用 29
3.2 正向楔型貫切破壞試驗之架設 32
3.2.1 雙刀楔形正向貫切 35
3.3 非破壞檢測之建置 37
3.3.1 光學儀器架設 37
3.3.2 聲學儀器架設 44
3.4 試驗校正檢驗 46
3.5 同步化非破壞檢測軟體 50
3.5.1 自動化影像擷取儲存 51
3.5.2 聲射訊號擷取儲存 53
3.6 同步化聲、光試驗執行應用 55
第四章 試驗結果與分析 57
4.1 試驗材料參數相關說明 61
4.2 單刀與雙刀正向貫切破壞之巨觀行為 63
4.3 雙刀貫切之材料破壞歷程 70
4.3.1 光學監測與加載歷程 70
4.3.2 彈-塑性區發展演變 77
4.4 裂尖微塑區發展 80
4.4.1 比對材料內、外微裂縫發展 80
4.5 雙刀互制之破壞能量分析 83
4.6 實驗與理論、數值解析之驗證 85
第五章 結論與建議 87
5.1 結論 87
5.1.1 類岩於雙刀貫切之影響 87
5.1.2 非破壞檢測同步化之成果 88
5.2 建議 89
參考文獻 91
附錄A:實驗相關資料與圖片 A-1
附錄B:委員意見回覆表 B-1
符號對照表 C-1
關鍵詞中英文及縮寫對照表 D-1
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