Skip navigation

DSpace

機構典藏 DSpace 系統致力於保存各式數位資料(如:文字、圖片、PDF)並使其易於取用。

點此認識 DSpace
DSpace logo
English
中文
  • 瀏覽論文
    • 校院系所
    • 出版年
    • 作者
    • 標題
    • 關鍵字
    • 指導教授
  • 搜尋 TDR
  • 授權 Q&A
    • 我的頁面
    • 接受 E-mail 通知
    • 編輯個人資料
  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 機械工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/84111
完整後設資料紀錄
DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor單秋成(Chiu-Cheng Shan)
dc.contributor.authorLiang-Wei Chenen
dc.contributor.author陳亮維zh_TW
dc.date.accessioned2023-03-19T22:04:54Z-
dc.date.copyright2022-09-29
dc.date.issued2022
dc.date.submitted2022-09-26
dc.identifier.citation[1] Gunnion, A.J. and I. Herszberg, Parametric study of scarf joints in composite structures. Composite structures, 2006. 75(1-4): p. 364-376. [2] Pires, I., et al., Performance of bi-adhesive bonded aluminium lap joints. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2003. 23(3): p. 215-223. [3] Kahraman, R., M. S., and B. Y., Influence of adhesive thickness and filler content on the mechanical performance of aluminum single-lap joints bonded with aluminum powder filled epoxy adhesive. Journal of materials processing technology, 2008: p.183-189. [4] Seong, M.-S., et al., A parametric study on the failure of bonded single-lap joints of carbon composite and aluminum. Composite structures, 2008. 86(1-3): p. 135-145. [5] 楊易叡, 光纖光柵在單搭接膠合接口完整性監測之應用. 臺灣大學機械工程學研究所學位論文, 2016: p. 1-203. [6] Kwon, D.-J., et al., Damage sensing and fracture detection of CNT paste using electrical resistance measurements. Composites Part B: Engineering, 2016. 90: p. 386-391. [7] Turan, F., et al. HEALTH MONITORING OF SINGLE LAP JOINT OF WOVEN GLASS FIBRE REINFORCED EPOXY COMPOSITES MODIFIED WITH MWCNTs. Advanced Composites Letters, 2016: p.77-82. [8] Lim, A.S., et al., Damage sensing of adhesively-bonded hybrid composite/steel joints using carbon nanotubes. Composites Science and Technology, 2011. 71(9): p. 1183-1189. [9] Sam-Daliri, O., et al., Impedance analysis for condition monitoring of single lap cnt-epoxy adhesive joint. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2019. 88: p. 59-65. [10] Sam-Daliri, O., et al. Structural health monitoring of defective single lap adhesive joints using graphene nanoplatelets. Journal of Manufacturing Processes, 2020: p. 119-130. [11] Baek, S.-J., et al. Defect detection of composite adhesive joints using electrical resistance method. Composite Structures, 2019. 220: 179-184.. [12] Born, M. and E. Wolf, Principles of optics: electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light. 2013. [13] 沈育霖 and 單秋成, 光纖感測器原理及在複合材料上之應用. 工業安全衛生, 2005(187): p. 9-24. [14] Erdogan, T., Fiber grating spectra. Journal of lightwave technology, 1997. 15(8): p. 1277-1294. [15] Murayama, H., et al. Strain monitoring of a single-lap joint with embedded fiber-optic distributed sensors. Structural Health Monitoring, 2011: 325-344. [16] Kersey, A. D., et al. Fiber grating sensors. JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, 1997: p.1442-1463. [17] Lin, C.L., Opto-Mechanical Applications of Microstructured Materials. PhD thesis, Joseph Fourier University/National Taiwan University, 2004. [18] Claus, R. O., et al. Bragg-grating-based multiaxial strain sensing: its application to residual strain measurement in composite laminates. Smart Structures and Materials, 2000: Sensory Phenomena and Measurement Instrumentation for Smart Structures. [19] Haq, M., et al. Fiber Bragg-Grating Sensor Array for Health Monitoring of Bonded Composite Lap-Joints. Experimental Mechanics of Composite, Hybrid, and Multifunctional Materials, 2014(Volume 6): p.189-195. [20] Canal, L.P., et al., Monitoring strain gradients in adhesive composite joints by embedded fiber Bragg grating sensors. Composite Structures, 2014. 112: p. 241-247. [21] 陳佩嫈, 以光纖光柵感測器監測碳纖維複材經衝擊/疲勞破壞/貼片修補之缺陷發展. 臺灣大學機械工程學研究所學位論文, 2012: p. 1-119. [22] 林子傑, '以內埋光纖光柵監控複材膠合接口技術探討', 國立臺灣大學機械工程學系碩士論文, 2019.
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/84111-
dc.description.abstract本研究探討以光纖光柵與電壓監測碳纖維複合材料膠合接口受拉伸與疲勞負載之應用,利用環氧樹脂混入奈米碳管作為搭接劑,使其具有導電性,搭接物為熱壓成型的碳纖維強化複合材料試片。電壓監測方面,內埋銅箔電極至複合材料搭接物末端內來量測試片的整體電壓變化。光纖光柵感測方面,將光纖布拉格光柵(fiber Bragg grating, FBG)感測器內埋至搭接面,觀察其頻譜變化,並對每一個頻譜計算一Deviation值,作為頻譜波形變化的量化標準。最後運用螢光液滲檢測法證實電壓監測及光纖光柵感測的結果。實驗結果顯示,對於循環加載卸載拉伸試驗,電壓監測可進行定性分析,光纖光柵偵測則較不靈敏或不穩定,而對於疲勞試驗,電壓監測能夠評估膠合接口的損傷,但其只能監測搭接面的整體情況,需參考光纖光柵頻譜數據方能更有效監測搭接面上的疲勞破壞。zh_TW
dc.description.abstractThis study deals with monitoring single lap CNT-epoxy joints of carbon fiber reinforced plastics (CFRP) by conductivity and fiber Bragg grating (FBG). The adhesive is conductive because it’s made of epoxy resin mixed with carbon nanotubes. The material is of the sheet in this experiment is made of CFRP by thermoforming. For voltage change measurement, copper foil is embedded in CFRP and welded with wires to measure the voltage change of entire adhesive joint. For FBG sensors, it can measure the frequency spectrum by embedding FBG in the adhesive joint. Deviation value, which is created by this study, can be calculated from each frequency spectrum and evaluate the change of frequency spectrum’s change. Final step is using fluorescent penetrant testing method to show the damage position in adhesive joints. The result of the experiments showed that voltage change measurement could do qualitative analysis to the load and FBG sensors were not sensitive or not stable to the load for cyclic loading tensile test. And for fatigue test, voltage change measurement could effectively monitor the damage, but it could only monitor the damage of entire adhesive joint. By applying FBG sensors, it can monitor the damage of adhesive joint more effectively.en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2023-03-19T22:04:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1
U0001-2609202209071500.pdf: 26110507 bytes, checksum: f88351e798a65e4a662c6ef9686bfedf (MD5)
Previous issue date: 2022
en
dc.description.tableofcontents致謝 I 摘要 II ABSTRACT III 目錄 IV 圖目錄 XI 表目錄 XVII 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機 2 1.3 章節說明 3 第二章 文獻回顧 4 2.1 膠合接口 4 2.1.1 單搭接膠合接口 4 2.1.2 單搭接膠合接口製備參數 5 2.1.3 單搭接膠合接口之應力分布 5 2.2 膠合接口的電壓監測 10 2.3 光纖光柵感測法 15 2.3.1 光纖光柵感測器原理 15 2.3.2 布拉格光纖光柵原理 15 2.3.3 光纖光柵感測器監測膠合接口之應用 19 第三章 實驗材料與設備 23 3.1 製備複材試片之材料 23 3.1.1 碳纖維預浸布 23 3.1.2 搭接劑 23 3.1.3 多壁奈米碳管(Muti-wall carbon nanotube, MWCNT) 24 3.1.4 銅箔膠帶 24 3.2 製備複合材料試片用設備 25 3.2.1 熱壓成型系統 25 3.2.2 鑽石砂輪機 27 3.2.3 噴砂機 27 3.3 調配搭接劑用設備 28 3.3.1 電磁加熱攪拌器 28 3.3.2 超音波打碎機 28 3.3.3 均質機 29 3.4 光纖相關設備 29 3.4.1 光纖切割機 29 3.4.2 光纖熔接機 30 3.4.3 光循環器 31 3.4.4 寬頻光源 31 3.4.5 光頻譜分析儀(Optical Spectrum Analyzer, OSA) 32 3.4.6 NI-GPIB-USB-HS 傳輸線 32 3.4.7 筆式可視故障探測儀 33 3.4.8 布拉格光纖光柵 33 3.5 膠合接口健康度監測相關設備 34 3.5.1 多功能I/O介面卡(NI-6009) 34 3.5.2 電源量測儀器 34 3.5.3 萬能材料試驗機 (Material Testing System, MTS) 35 3.6 液滲檢測相關設備(Penetrant testing) 36 3.6.1 螢光滲透劑 36 3.6.2 清潔劑 36 3.6.3 紫外光燈 37 3.6.4 恆溫恆濕箱 37 3.7 掃描式電子顯微鏡 38 第四章 實驗方法與流程 39 4.1 試片命名系統 39 4.2 膠合接口內埋光柵之試片製作 40 4.2.1 製作碳纖維強化複合材料板材 40 4.2.2 碳纖維複材試片的製作 41 4.2.3 布拉格光柵的佈置 42 4.2.4 調配搭接劑進行搭接 42 4.2.5 電線焊接 44 4.3 電壓監測膠合接口 46 4.4 光纖光柵感測器監測膠合接口 46 4.5 定量分析頻譜波形之變化 47 4.5.1 研究背景 47 4.5.2 FBG之反射頻譜分析 47 4.5.2.1 取樣頻寬之訂定 49 4.5.2.1.1 利用谷值峰值取樣 49 4.5.2.1.2 篩選出最小頻寬 49 4.5.2.1.3 左右邊界能量落差過大之修正 50 4.5.2.2 無因次化 51 4.5.2.2.1 無因次化D值 51 4.5.2.2.2 計算平均光強度差 52 4.5.2.3 針對整體漂移與其他特殊情形之修正 52 4.5.2.3.1 以最高峰值所在的波長來平移 52 4.5.2.3.2 最高波峰重合後再水平平移校正 53 4.5.2.3.3 頻譜整體垂直平移 53 4.5.2.3.4 最高峰不固定 53 4.5.2.4 頻譜水平平移修正之實驗驗證 55 4.5.3 實際程式操作與量化頻譜變化之標準 56 4.6 螢光液滲檢測法(Fluorescent Penetrant Testing) 58 4.7 實驗負載種類 60 4.7.1 循環加載卸載拉伸試驗(C) 60 4.7.2 疲勞試驗(F) 60 4.8 破斷面微觀觀察 61 第五章 實驗結果與討論 62 5.1 試片強度一致性 63 5.2 循環加載卸載拉伸試驗(C) 64 5.2.1 電性探討 64 5.2.2 FBG頻譜分析 67 5.2.2.1 頻譜變化趨勢舉例 67 5.2.2.2 統整D值 74 5.2.3 螢光液滲檢測法 76 5.2.4 循環加載卸載拉伸試驗小結 82 5.3 疲勞試驗(F) 83 5.3.1 選定基準疲勞試驗與將試片浸入螢光液時機之標準 83 5.3.2 電性探討 85 5.3.2.1 電壓變化趨勢分析 85 5.3.2.2 電性變化三階段 87 5.3.2.3 螢光液滲檢測法對電壓變化之驗證 90 5.3.2.4 螢光液滲檢測法後之電性分析 92 5.3.3 FBG頻譜分析 94 5.3.3.1 FBG頻譜變化對應之D值舉例 94 5.3.3.2 螢光液滲檢測法對FBG頻譜變化之驗證 100 5.3.3.3 螢光液滲檢測法與FBG頻譜變化結果之案例 102 5.3.3.4 螢光液滲檢測法後之FBG頻譜性質分析 109 5.3.3.5 膠合接口內裂縫擴散趨勢 110 5.3.4 疲勞試驗小結 114 5.4 破斷面的微觀觀察 116 第六章 結論與未來展望 122 6.1 結論 122 6.2 未來展望 123 參考文獻 124 附錄 127 循環加載卸載拉伸試驗 127 S1 127 S2 129 S3 132 S4 132 S5 137 S6 139 S7 141 S8 146 疲勞試驗 156 S3 156 S4 163 S5 166 S6 179
dc.language.isozh-TW
dc.subject環氧樹脂結構膠zh_TW
dc.subject電壓監測結構完整性zh_TW
dc.subject單搭接膠合接口zh_TW
dc.subject光纖光柵感測器zh_TW
dc.subject碳纖維複合材料zh_TW
dc.subjectVoltage change measurementen
dc.subjectSingle lap jointen
dc.subjectCarbon fiber reinforced plasticen
dc.subjectOptical fiber gratingen
dc.subjectEpoxy resin structural adhesiveen
dc.title以光纖光柵與導電性監測碳纖維複材膠合接口拉伸與疲勞破壞之應用zh_TW
dc.titleMonitoring tensile and fatigue damages in single lap joints of CFRP by conductivity and fiber Bragg grating sensorsen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear110-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee江家慶(Chia-Ching Chiang),林志郎(Chih-Lang Lin),任貽明(Yi-Ming Jen),沈銘原(Ming-Yuan Shen)
dc.subject.keyword單搭接膠合接口,碳纖維複合材料,光纖光柵感測器,電壓監測結構完整性,環氧樹脂結構膠,zh_TW
dc.subject.keywordSingle lap joint,Carbon fiber reinforced plastic,Optical fiber grating,Voltage change measurement,Epoxy resin structural adhesive,en
dc.relation.page192
dc.identifier.doi10.6342/NTU202204041
dc.rights.note同意授權(限校園內公開)
dc.date.accepted2022-09-27
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept機械工程學研究所zh_TW
dc.date.embargo-lift2022-09-29-
顯示於系所單位:機械工程學系

文件中的檔案:
檔案 大小格式 
U0001-2609202209071500.pdf
授權僅限NTU校內IP使用(校園外請利用VPN校外連線服務)
25.5 MBAdobe PDF
顯示文件簡單紀錄


系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。

社群連結
聯絡資訊
10617臺北市大安區羅斯福路四段1號
No.1 Sec.4, Roosevelt Rd., Taipei, Taiwan, R.O.C. 106
Tel: (02)33662353
Email: ntuetds@ntu.edu.tw
意見箱
相關連結
館藏目錄
國內圖書館整合查詢 MetaCat
臺大學術典藏 NTU Scholars
臺大圖書館數位典藏館
本站聲明
© NTU Library All Rights Reserved