# 臺灣博碩士論文加值系統

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 本文主要針對複合材料螺槳製程與數值有限元素結構分析進行研究探討。 於製程方面，依據螺槳幾何設計螺槳材料配置與改變材料排列角度，於現有實驗設備進行材料剪裁、壓模鑄造、開模加工等程序，再於嘉義布袋港進行實船測試，性能表現良好且強度方面無虞。 於結構分析方面可分為兩部分，一為螺葉根部視為固定端，螺葉則採用殼元素，再依MIT-PSF2程式計算流體壓力施加負荷於螺葉，使用Nastran for Windows 3.02分析軟體進行結構分析，其中包含應力分佈、初始破壞參數與變形分佈等。 第二部分則加入螺轂與螺葉接合進行分析，螺葉仍為一殼體結構，螺轂則以三維Solid元素模擬進行分析，再與第一部份做比較。 由結果得知，螺槳最大應力發生於螺葉與螺轂交界線上，最大變形發生於葉尖；且由於纖維角度排列不同會造成結構分析上有所改變，故可利用其特性加以設計。若加入螺轂接合討論，其與視螺轂為固定端之結果相似。以上討論可提供往後螺槳結構分析做為參考。
 The manufacture and structural analysis of the composite propeller are investigated in this paper .In the manufacture , design the arrangement of the propeller material based on the propeller geometry and change the angle of the material ply . And then prepare the propellers in some processes , like cutting materials, molding , and polishing .Equip them on the boat and test their performance .On the structural analysis , the finite element method is employed . First the hub of the propeller in the analytic model assumes as fixed end , and blades as shell elements . Impose loadings according to the pressure obtained from MIT-PSF2 hydrodynamics calculation , and analyze the structural strength included the stress , failure index , and deformation by NASTRAN for Windows 3.02 software .Secondly , consider the joint between blades and the hub , and compare with the former . Here solid elements are used in the hub , and shell elements are used in the blade too . From numerical results , it seems that the maximum stress occurs near the mid-chord of blade-hub intersection , the maximum deflection occurs at the tip of the blade . The character that the structural property varies with materials and ply orientations is significant for structural strength and propeller performance . And the results of the both parts are similar . The above-mentioned would be useful information for the study on composite propellers .
 第一章 緒論 …………………………………………………… 01 1-1 研究動機 …………………………………………………… 01 1-2 文獻回顧 …………………………………………………… 04 1-3 論文架構 …………………………………………………… 06 第二章 螺槳幾何……………………………………………….. 07 2-1 幾何簡介 …………………………………………………… 07 2-2 螺槳三維座標之計算 ……………………………………… 10 2-3 螺槳幾何性質不同之影響 …………………………….….11 第三章 複合材料螺槳設計與製程...………………….….... 13 3-1 螺槳基本幾何資料 …………………….………………….13 3-2 螺槳材料性質及配置 ……………………………………… 16 3-3 複材螺槳之製造 …………………………………………… 18 第四章 複材及鋁合金螺槳結構分析..…………………...... 22 4-1 有限元素分析網格……………………………………………22 4-2 分析理論概述…………………………………………………23 4-3 螺槳結構分析…………………………………………………28 4-3-1 1號螺槳結構分析…………………………………….…32 4-3-2 1~4號螺槳結構分析比較……………………………… 42 第五章 複材螺槳螺葉與螺轂接合之討論……………........ 52 5-1 前言..……………….………………………………………52 5-2 螺槳之結構分析…………………………………………….52 第六章 結論..…………………………………………………… 59 6-1 綜合討論………….…………………………………………59 6-2 於未來研究之建議……………………………………………60 參考文獻…………..……………….…………………………….61 附錄A ………………………………………………………………63 附錄B ………………………………………………………………65 附錄C ………………………………………………………………69
 參考文獻[1]林輝政,藍玉錦, ”複合材料船用螺槳之應力分析”, 國立臺灣大學造船及海洋工程學系碩士論文, 1993.[2]”塑料螺旋槳”, 中國大陸北京人民交通出版社, 1974.[3]Patience, G., ”Developments in Marine Propellers”, Proc. Instn. Mech. Engrs., Vol.205, pp.77-88, 1991.[4]Atkinson, P., ”On the Choice Of Method for the Calculation of Stress in Marine Propeller”,RINA,Vol.110, pp.447-463, 1968.[5]Taylor D. W., ”The speed and power of ships”, Washington, 1933.[6]Conolly J. E., ”Strength of propeller”, RINA 103:139-204, 1960.[7]Schoenherr K. E., ”Formulation of Propeller Blade Strength”, Trans. SNAME, pp81, 1963.[8]Genalis P, ” Elastic Strength of propellers - an analysis by matrix methods”, Ph.D. Thesis, University of Michigan, U.S.A., 1970.[9]James H. Ma, ”Stresses in marine propellers”, J. of Ship Research, Vol.18, pp252-264, 1974.[10]Sontvedt T., ”Propeller blade stresses, application of finite element methods”, Computers & Structures, Vol.4, pp 193-204, 1974.[11]Atkinson P. and Glover R. J., ”Propeller hydroelastic effects”, SNAME on the propeller’s ’88 Symposium, No.21, 1988.[12]Jiang C. W., Hung T. T., Raymond N. and Shin Y.S., ”Propeller Hydrodynamic Loads and Blade Stresses and Deflections during Backing and Crash Operations”, Trans. SNAME on the Propeller’s ''88 Symposium, No.8, 1988.[13]Lin C.F., ”Three Dimensional Stress Analysis of a Fiber-Reinforced Composite Thruster Blade”, Trans. SNAME on the Propeller’s ''91 Symposium, No.9, 1991.[14]Kerwin J. E. and Lee C. S, ”Predition of Steady and Unsteady marine Propeller Performance by Numerical Lifting-Surface Theory”, Trans. SNAME, Vol.86, pp218-253, 1978.[15]楊傳琪, ”基本造船原理”, 東華書局, 1980.[16]丁錫鏞, ”船舶螺槳理論與實務”, 聯經出版事業公司, 1983.[17]林輝政,林俊吉, ”複合材料螺槳之偶合水彈特性分析”, 國立臺灣大學造船及海洋工程學系博士論文, 1996.[18]李雅榮等合譯, ”商船設計之基礎”, 國立編譯館主編, 1992.[19]張達禮, ”應用造船工程學”, 國立臺灣大學造船及海洋工程學研究所, 1975.[20]林輝政,林宗恆, ”FRP複材螺槳之結構強度探討”, 國立臺灣大學造船及海洋工程學系碩士論文, 1999.[21]”MSC/Nastran for Windows Documentation Update”, MSC, 1996.[22]”Nastran for Windows使用手冊”, MSC, 1997.[23]Huei-Jeng Lin and Ching-Yu Lin , ”The Geometric Data Generation and Structural Analysis of Propeller Blades ”, Bulletin of the College of Engineering, N.T.U., No.64, pp.79-96 , June 1995.
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 1 FRP複材螺槳之結構強度探討 2 複合材料螺槳之偶合水彈特性分析 3 複合材料船用螺槳之應力分析 4 風力發電機葉片之應力分析 5 FRP船用螺槳之最佳化研究 6 複合材料螺槳設計與分析之界面程式開發 7 複合材料組合可變螺距螺槳之設計與分析

 1 徐洪興＜論唐宋間的孟子升革運動臺北＞，《孔孟月刊》第三十二卷第四期，1993 2 宋鼎宗＜亞聖考徵＞，成功大學學報第十五卷人文篇第5-28頁，1980.年5月 3 劉培桂＜試尋孟廟巋然千秋之根基＞，《孔孟月刊》第三十三卷第十一期，1995 4 林瑞翰＜五代豪侈暴虐義養之風氣＞，《大陸雜誌》第30卷3-4期。

 1 複合材料組合可變螺距螺槳之設計與分析 2 複合材料螺槳設計與分析之界面程式開發 3 三明治複合材料葉片振動性能之研究 4 碳纖維強化鋁基複合材料之研究 5 複合材料曲板衝擊破壞強度之探討 6 複合材料風機葉片疊層設計分析之研究 7 添加Al2O3之6061鋁基複合材料製程研究 8 複合材料木琴鍵之結構最佳化設計與動態分析 9 複合材料應用於風車葉片之研究 10 編織物複合材料三明治結構之材料性質分析與預測 11 複合材料彈簧避振器振動行為之電腦模擬 12 旋轉複合材料樑之振動模態分析 13 以電腦模擬及實驗探討顯微組織對鉬/鎢-銅複合材料之物理性質的影響 14 疊層複合材料中疲勞裂縫成長之電腦模擬 15 複合材料積層板之振動模態分析

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