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0292 具不完美界面熱傳導超材料之理論分析與數值模擬
俊宏 林 and 東陽 陳
在過往針對熱傳導超材料(thermal metamaterial)的研究中，大多預設材料交界面為完美界面，即在材料交界面上，熱傳導跨越材料交界面時，溫度與熱通量仍保持連續；然而，在實際的材料交界面，可能因表面粗糙等因素，而使得溫度或熱通量不連續，形成不完美界面。交界面的不完美行為，在材料尺度小至奈米等級時，更為顯著。本研究針對二類較為極端的不完美界面型式探討其對於熱傳導超材料之影響。此二類分別為低傳導型(LC-type)與高傳導型(HC-type)界面。本文探討在不完美界面下熱傳超材料裝置之熱隱形條件及內外溫度場量。除了理論分析外，亦以COMSOL有限元素模擬與理論解相互印證。本研究希望能夠在未來讓學者針對真實複合材料可能遇到的不完美界面情況，參考本文之理論結果而設計更符合現實狀況之超材料。
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0293 預應力與阻尼系統對局部共振古典梁之撓曲波帶隙分析
靖衡 陳 and 東陽 陳
近幾年研究的聲學超材料達到能阻擋聲波和彈性波的傳遞，本研究期望能在梁上達到相同阻擋波動的傳遞。不同於聲學超材料使用的聲子晶體(phononic crystal)，本研究將週期性排列的諧振器安置於梁上以達到相同效果，基於古典梁理論，以諧振器附加阻尼系統以及施加預應力的相關計算方法進行推導與討論，並從分析結果可以看到與聲學超材料相同的效果，也代表著同樣的研究方法可以延伸到二維板的振動研究上。
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0187 單壁奈米碳管的振動分析
Yu-Chi Su and Tse-Yu Cho
本研究針對單壁奈米碳管加勁複合材料的振動問題進行分析。基於連體力學理論，以非局部Timoshenko梁建構分析模型，並以Winkler彈性支承模擬單壁奈米碳管與周圍彈性介質之間的作用力。以理論解析與基於虛位移原理的弱形式數值結果相互驗證，探討非局部效應對於不同邊界、模態數、螺旋性、長徑比與周圍介質勁度之影響。
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0249 探討仿竹子梯度複合材料結構之階層差異
憲君 陳, 亞芸 蔡, 孟霖 蔡 and 書瑋 張
隨著科技的進步，材料的設計也日新月異，眾多來自自然界的生物結構也漸漸成為設計材料的靈感來源。其中，梯度結構是一個在自然界中非常常見的結構，本研究主要聚焦於剖面的梯度排列方式，藉由觀察剖面的維管束之密度分布，模仿此生物特徵並設計出機械性質較佳的仿竹子結構。為了設計出高強度的材料，使用二維三角晶格彈簧模型以及電腦計算方法來模擬不同梯度模型。在模型設計的部分中，將竹子的維管束稱為填充材料，其餘的部分稱為基底材料。固定了填充材料的數量、形狀以及整體密度，且由先前的研究可得知梯度結構的層數對強度以及韌性皆有影響，因此在此將每組模型分成兩個不同的區域，以模型的前1/4為界線，分別改變了預裂縫層的填充材密度以及後面填充材的排序。其中材料性質設計了固定參數的軟材與硬材，找尋最佳的組合並歸納出梯度結構的設計方向。以下為兩個本研究發現的結論：一、預裂縫區域的軟材密度越高時，模型的強度越強。二、填充材密度的排序和強度沒有太大的關連。使用相同材料時，裂縫密度的差異之間，強度差別可達到1.6倍，而排序的部分整體強度差異大約只有不超過2%。從本研究可以得知，在設計複合材料結構時，前面預裂縫區域的軟材密度是一大重點，而後面的排序就顯得不那麼重要了。
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0251 仿生金屬複合材料結構模擬及分析
Meng-Lin Tsai, Ya-Yun Tsai, Hsien-Chun Chen and Shu-Wei Chang
在長時間的演化下，自然界發展出的生物結構擁有與人為合成結構不同且特殊的機械性質，因此生物結構是材料設計時很好的參考對象。另一方面，金屬是具有高強度及良好延展性的韌性材料，且近年3D列印金屬的技術已趨於成熟。本研究聚焦於金屬材質應用於數種仿生結構，例如：楓香果實，並且比較單材料與複合材料對機械性質的影響。為了設計兼具強度與韌性的結構性生物材料，本研究利用不同的數學模型建立單材料與複合材料之仿生結構。每組模型會分為基底材料及填充材料兩個部分，單材中基底材料是金屬，而填充材料則是孔洞（無材料）；而複合材中的基底材料為金屬，填充材料則是聚合物。本研究使用雙線性的二維三角晶格彈簧模型來模擬金屬，且用電腦計算方法模擬不同模型以預測其力學行為與破壞模式。
使用金屬材料相較非金屬材料能夠為結構帶來更好的強度與韌性。複合材料與單材料強度差別最高可達4.4倍，韌性差別最高可達7.4倍。複合材料有三個層次的影響，首先，具填充材可以讓整體可承受之應力向上提升；另一方面，也可以提供整體結構的穩固性，避免整體受結構中斷面較細的部分影響而造成過早的破壞；此外，也讓破壞的過程分成複合材料共同發揮作用階段、填充材開始破壞產生類似降伏平台的階段以及金屬硬化階段等三個階段。由本研究可得知二維三角晶格彈簧模型能夠應用於非線性材料上，而複合材中的填充材料能夠有效穩定整體結構，對於強度與韌性能夠有效的提升。
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