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國 立 成 功 大 學 航 太 工 程 學 系 碩 士論 文 奈米壓痕試驗與數值模擬 Nanoindentation Test and Numerical Modelling 研 究 生：温健棠 指導教授：胡潛濱 中 華民 國 九 十 七 年 五 月 簽署人須知 1.依著作權法的規定，任何單位以網路 、光碟與微縮等方式整合國內學術資料， 均須先得到著作財產權人授權，請分別在兩種利用方式的同意欄內鉤選並填妥 各項資料。我國博碩士論文八 十二學年度以前摘要資料庫及八十四學年度以後 全文資料微片目錄資料庫已上載於行政院國家科學委員會科學技術資料中心 網站 .tw ，或至教育部國家圖書館網站.tw 之博碩士論 文書目摘要資料庫查詢。 2.所謂非專屬授權是指被授權人所取得的權利並 非獨占性的使用權，授權人尚可 將相同的權利重複授權給他人使用；反之即為專屬授權，如果您已簽署專屬授 權書予其他法人或自然人，請勿簽署本授權書，著作人日後不可以主張終止本 授權書，但您仍可授權其他法人或自然人上述的行為。 3.全國博碩士論文全文資料整合計畫的宏觀效益： 在個人方面，您的論文將可永久保存 微縮技術在理論上可保存八百年，實證( 已逾百年 ) ，也因為您的授權，使得後進得以透過電腦網路與光碟多管道檢索， 您的論文將因而被充分利用。在國家總體利益方面，紙本容易因影印前造成裝 訂上的傷害，圖書館申孤本的公開陳列 與外借也有破損之虞，唯有賴政府全面 性的整合，借助科技設備才能一舉完成保存與利用的全方位效益，回憶您過去 尋找資料之不便經驗，學弟與 學妹確實須要您的論文與授權書。 摘要 本研究以有限元素法模擬奈米壓痕負載-深度曲線，將模擬曲線和奈米壓痕 實驗所得負載 -深度曲線及文獻相互比較，並配合類神經網路系統歸納模擬，代 入奈米壓痕實驗曲線特性，得到逆運算結果。使用電腦軟體 ANSYS 分別模擬在 平面應力、平面應變、軸對稱、三維四種情況下施加不同負荷時對應之壓痕深 度，分析過程中必須考慮接觸效應。在實驗上，利用國立成功大學微奈米中心 MTS 機台進行測試。測試材料選取標準試片 fused silica ，壓痕器則選擇Berkovich 及圓錐兩種形狀，並設定各項邊界條件及環境因素，得到兩種形狀下施加不同 負荷時對應之壓痕深度。 最後藉由 MATLAB軟體將有限元素模擬結果進行類神經網路訓練，將逆算 結果和理論公式所得之楊氏係數相互比較，進而改善奈米壓痕研究方法。 關鍵字：有限元素法、奈米壓痕、類神經網路、平面應力、平面應變、軸對 稱。 Abstract This research uses finite element method’s simulation and nano-indentation’s experiment parameters of loading and depth. It takes neural network’s method to induce inverse computational conclusion of Young’s modulus. In finite element method’s simulation, the problem is non-linear analysis. By computer analytic software of ANSYS, it simulates three different conditions, including plane stress model, plan