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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:簡建宏
研究生(外文):Chien-Hung Chien
論文名稱:螺栓接合界面之簡易模擬方法和驗證
論文名稱(外文):A Simple Modeling Method for Bolted Joints and Its Identification
指導教授:陳定宇陳定宇引用關係
指導教授(外文):Ting-Yu Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:機械工程學系
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:122
中文關鍵詞:遺傳演算法螺栓連接勁度阻尼
外文關鍵詞:genetic algorithmbolted jointstiffnessdamping
相關次數:
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本文的目的是使有限元素模型能夠正確的模擬螺栓接合界面之剛性與阻尼,因此利用模態實驗來修正有限元素模型以符合實際的動態響應。先由模態實驗去量得自然振動頻率、局部模態及阻尼比,再使用最佳化設計方法去修正有限元素模型,使得修正後之有限元素模型的分析結果接近模態實驗量測的結果。
在修正的過程中,以界面元素做為螺栓接合界面的模擬,以取代傳統的彈簧元素和阻尼器,由於接合界面的勁度在三個正交方向可能不同,所以本文使用三維異向性材料來模擬界面元素,以楊氏係數、剪力模數和結構阻尼係數為設計變數,以模態相似性為限制條件。並且嘗試以遺傳演算法做為求解最佳化的方法,反覆修改界面元素的楊氏係數、剪力模數和結構阻尼係數,以減少分析所得之自然振動頻率、模態阻尼比與量測值的差,使得有限元素模型之動態特性與模態實驗結果接近。
最後,針對不同的螺栓接合鎖緊扭力、接合方式和不同直徑的螺栓,對界面勁度和阻尼的影響做討論。
The purpose of this thesis is to create a finite element model with stiffness and damping of interfaces modeled correctly. The modal test is performed to identify the stiffness and the damping of interfaces. The modal tests measure the natural frequencies, mode shapes and modal damping ratios. The optimization method is then used to modify the finite element model so that the optimized model can produce results as close to the measured data as possible.
Instead of using spring and damper elements to model the interfaces, interface elements are used. Considering the different stiffnesses in the three orthogonal directions, three dimensional orthotropic material is used. The design variables are the Young''s moduli, shear moduli and structural damping coefficients of the interface elements. The objective is to minimize the differences between measured and analyzed frequencies and modal damping ratios. The modal assurance criterion is used as constraints. The genetic algorithm is used to find the optimum solutions. The results produced by the modified finite element model will be close to the measured data.
The effects of the types of bolted joints, the tightening torques and the diameters of bolts on the design variables have been discussed.
目錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xii
符號說明 xv
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 研究目的與內容 4
第二章 模態實驗 7
2-1 實驗試件模型 8
2-2 實驗設備 11
2-3 實驗結果 13
第三章 理論基礎與公式推導 17
3-1 以三維正交性材料模擬接合面之勁度和阻尼 17
3-2 遺傳演算法基本理論 20
3-3 最佳化方法的數學方程式 30
第四章 實例分析與討論 38
4-1 界面元素的模擬 38
4-2 試件編號 39
4-3 範例與討論 39
範例一:M10A-33N-m 46
範例二:M10A-39N-m 49
範例三:M10A-44N-m 52
範例四:M10C-33N-m 55
範例五:M10C-39N-m 58
範例六:M10C-44N-m 61
範例七:M12A-58N-m 64
範例八:M12A-67N-m 67
範例九:M12A-77N-m 70
範例十:M12C-58N-m 73
範例十一:M12C-67N-m 76
範例十二:M12C-77N-m 79
範例十三:M16A-143N-m 82
範例十四:M16A-167N-m 85
範例十五:M16A-191N-m 88
範例十六:M16C-143N-m 91
範例十七:M16C-167N-m 94
範例十八:M16C-191N-m 97
M10A鎖緊扭力與G31、E33和γ分佈關係 100
M10C鎖緊扭力與G31、E33和γ分佈關係 102
M12A鎖緊扭力與G31、E33和γ分佈關係 104
M12C鎖緊扭力與G31、E33和γ分佈關係 106
M16A鎖緊扭力與G31、E33和γ分佈關係 108
M16C鎖緊扭力與G31、E33和γ分佈關係 110
結論 112
第五章 結論與展望 114
5-1 結論 114
5-2 未來展望與建議 115
參考文獻 116
附錄A 程式指令和輸入值 118
A-1 遺傳演算法程式的使用方法 118
A-2 MSC.Nastran輸入檔格式 121
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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