4-4 0 度層板破壞韌度K Q 0 的探討

在Vaidya等人[12]論文中提到，凡是具有 0 度層的層板可以利用 0 度層 板破壞韌度K_Q⁰這個數值來描述整個疊層板的強度，凡破壞韌度超過了這個 K_Q⁰值即可定義其發生破壞。根據公式知道

Q

Q

K

K

= η

又根據公式知道破壞韌度與缺口之半及試片有限寬度的比a/W以及破 壞應力σ_f有關，即

a Y

K

= σ

π

經過實驗後即可計算得各試片的K_Q值，進而計算出K_Q⁰值。本次實驗的 K_Q⁰值詳見表 4.1 及圖 4.3。

先前在 4-1 節中曾提及我們分別計算出十字形疊層板與準等向性疊層 的0 度板遠距應力與實際破壞應力的比 η，其中十字形疊層板的 η＝1.86、

準等向性層板的η＝2.48。根據先前的討論可以知道，十字形疊層板中的四 種試片的強度都高於準等向性疊層的四種不同疊法試片，故我們首先可以 推論 η 的值愈小即表示層板的強度愈大，即層板的應力比 η 與破壞強度是 成反比的。

又根據公式（1-2）及（1-4）知 0 度層板的破壞韌度K_Q⁰與破壞韌度K_Q成

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正比，而在修正係數Y及缺口之半與有限寬度比a/W皆為定值的情況下，我 們得知影響K_Q值的因素即為各個疊層所測得的破壞應力。由表 4.1 中可以 得到[0/90]_2S、[90/0]_2S、[0/±45/90]_2S、[90/±45/0]_2S等四種每種角度皆只堆疊 一次的層板其KQ0值分別為 248MPa m、246 MPa m、242 MPa m、237 MPa m，四個數值都非常相近，最大誤差約為 4.4％，故我們可以推論平 均值 243 MPa m是一個可以用以推論含 0 度層疊層板破壞強度的機械性 質。

但若是研究每一層反覆堆疊層板的K_Q⁰值，如[0₂/90₂]_S、[90₂/0₂]_S、 [0₂/±45₂/90₂]_S及[90₂/±45₂/0₂]_S四種疊層板則會發現它們的值並不是落在 243 MPa m這個區間。[02/902]S＝321MPa m、[902/02]S＝347MPa m ，二者的 值皆偏高許多；[02/±452/902]S＝174 MPa m、[902/±452/02]S＝194 MPa m， 二者的值則是偏低。

前面提到本實驗得到一個K_Q⁰平均值243MPa√m，根據公式（1-8）可以 推得一個十字形疊層的平均的K_Q值為131 MPa√m，再代回公式（1-7）即可 得一個預測的破壞強度809MPa。圖4.4為預測的破壞強度與實驗值的比較 表，可以看出[0/90]_2S及[90/0]_2S兩種層板的實驗值與預測值非常接近，但是 [0₂/90₂]_S及[90₂/0₂]_S兩種層板的實驗值卻高出預測值許多。因為[0/90]_2S及 [90/0]_2S兩種層板的破壞區很小，破壞機制主要是因為裂紋尖端0度層板上纖 維的破壞所造成，故可以符合層板破壞理論的預測。[0₂/90₂]_S及[90₂/0₂]_S兩種

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層板的破壞區非常大，表示有大量的應力被釋放，0度層上的纖維應力集中 得到緩解而致使破壞強度提高。

在四種含裂紋準等向性疊層試片中若將K_Q⁰平均值243MPa√m代入公式

（1-8）可以推得一個平均的K_Q值為 98 MPa√m，再代回公式（1-7）即可得 一 個 預 測 的 破 壞 強 度 605MPa 。 由 圖 4.5 中 可 以 看 出 [0/±45/90]_2S與 [90/±45/00]_2S兩種疊層的實驗值與預測值非常接近，因為其破壞區非常小，

主要的破壞機制仍為裂紋尖端 0 度層上纖維因應力集中產生破壞來支配 的，所以符合層板破壞理論的預測。[0₂/±45₂/90₂]_S與[90₂/±45₂/0₂]_S兩種層板 的破壞機制是脫層，其破壞強度低於纖維破壞強度，故其實驗值會比預測 值低。

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