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研究生:許崇維
研究生(外文):Chung-wei Hsu
論文名稱:登山自行車車架之最佳化設計
論文名稱(外文):Design Optimization of a Mountain Bike Frame
指導教授:鄭永長
指導教授(外文):Yung-Chang Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄第一科技大學
系所名稱:機械與自動化工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:克利金插值法車架均勻實驗登山自行車
外文關鍵詞:bicycle frameKriging interpolation methoduniform experimental designmountain bicycle
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本研究以登山自行車為例,使用均勻實驗設計進行車架外觀尺寸的設計參數規劃,並利用有限元素分析軟體ANSYS/LS-DYNA進行車架之落錘試驗模擬分析。利用克利金插值法建立數學模型,並用MATLAB之非線性規劃法找出符合落錘試驗法規的前叉變形量之最佳尺寸。且減少車架系統變形量的需求下,求出最佳的自行車車架外觀設計參數組合。
The mountain bicycle is used as a studied example. The design variables of a bicycle frame are achieved by uniform experimental design. Utilizing the software, ANSYS/LS-DYNA, the safety requirements of bicycle test simulation analysis is presented. Using Kriging interpolation method, mathematic models are built. Besides, through nonlinear programming of MATLAB, it is figured out the best specification of the bicycle frame, which fits on the shock resistance test and the nature frequency of a bicycle frame. For the minimum deformation and mass of bicycle frame, the best design parameters for bicycle frames can be found.
中文摘要 I
Abstract II
誌 謝 III
目 錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
符號說明 X
第一章 緒 論 11
1-1 簡介 11
1-2 文獻回顧 13
1-3 研究動機與目的 14
1-4 研究架構 16
第二章 有限元素分析 17
2-1 有限元素法簡介 17
2-2 ANSYS/LS-DYNA簡介 19
2-3 落錘試驗分析 26
2-3-1 自行車模型建立 26
2-3-2 元素選擇 28
2-3-3 材料選擇 30
2-3-4 網格設定 34
2-3-5 接觸問題設定 35
2-3-6 邊界條件設定 40
2-4 因子分析 41
2-4-1 上管角度分析 41
2-4-2 座管角度分析 42
2-4-3 頭管角度分析 43
2-4-4 座管管徑分析 44
2-4-5 上管管徑分析 45
2-4-6 頭管管徑分析 46
第三章 實驗設計與研究理論 48
3-1 均勻實驗設計法概論 49
3-2 均勻實驗設計理論 50
3-2-1 均勻設計表 50
3-2-2 均勻實驗設計程序 53
3-2-3 實驗結果分析 54
3-3 Kriging空間插值法 54
3-4 反應曲面理論分析 56
3-5 敏感性分析 59
第四章 最佳化設計 60
4-1 參數設計 60
4-2 均勻設計表選用 62
4-3 建立反應曲面與Kriging模型 64
4-3-1 前叉變形量Kriging模型建立 65
4-3-2 因子對前叉變形量Kriging反應曲面的影響 67
4-4 車架幾何尺寸最佳化分析 68
第五章 實驗結果與討論 73
5-1 均勻實驗結果 73
5-2 Kriging反應曲面 74
5-3 車架幾何尺寸最佳化分析 83
5-4 Kriging模型驗證 83
5-5 敏感性分析 84
第六章 結論 85
6-1 結論 85
6-2 未來展望 86
參考文獻 87
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