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研究生:許貽玎
研究生(外文):Yi-Ding Hsu
論文名稱:應用有限元素分析改善輕軌車車體結構之研究
論文名稱(外文):The optimal Light Rail Vehicle structure designed by Finite Element Analysis Method
指導教授:黃佑民黃佑民引用關係許覺良許覺良引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:機械工程系
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:99
中文關鍵詞:輕軌車有限元素共振振動噪音
外文關鍵詞:Light rail vehicleFinite elementResonance
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本研究利用有限元素法作為工具,進行車輛結構破壞與強度改善之最佳化設計分析。首先建立車輛之3D立體模型結構後,利用有限元素法軟體進行車輛結構模型之各種不同方向、速度之撞擊分析,得到結構受力後之破壞點與不同變形分佈情況,從而瞭解車體結構之弱點,並補強車體結構弱點及去除不必要之多餘結構樑,藉此達到最大強度重量比與結構輕量化的目的。
此外對於車輛本身之振動問題,在本文中亦利用有限元素法中之共振模態分析的方法來進行結構振動分析,從而得到車體結構之共振頻率與共振變形模態,對於車輛運行時可能產生噪音、疲勞等共振問題的避免及改善,應有參考之價值。
目 錄
誌謝 Ⅰ
摘要 Ⅱ
英文摘要 Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖表目錄 Ⅵ
第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究動機 1
1-3 研究方向 2
1-4 內容簡介 3
第二章 文獻回顧 4
2-1 有限元素法的應用 4
2-2 最佳化設計的基本概念 7
第三章 車體結構分析方式 11
3-1 有限元素法的基本原理 11
3-2 有限元素分析之理論驗證 20
3-3 結構問題 31
3-4 車體結構模型之建構方式 32
第四章 車體結構之分析 46
4-1 車體構造 46
4-2 車體結構之衝擊試驗分析 47
4-3 車體結構之振動試驗分析 61
第五章 逆向工程結構改善 67
5-1 車體結構缺陷探討與改善方式 67
5-2 改良後車體結構之衝擊試驗分析 72
5-3改良後車體結構之振動分析 83
第六章 結論 95
6-1 結論 95
6-2 建議 97
參考文獻 98
表 目 錄
表3.1元素數目對解之準確度的影響 (點載荷) 23
表3.2 元素數目對解之準確度的影響 26
表3.3 網格對解的準確度的影響 30
表3.4 網格對解的準確度的影響 30
表3.5 各種使用鋼樑之截面形狀及係數 38
表3.6 JIS制 SPAH汽車結構用耐候鋼 44
表3.7 ASTM制 A242-97耐候性高強度低合金結構用鋼 45
表4.1 負載條件 50
表5.1 補強前後正向撞擊結果比較 73
表5.2 補強前後正向側邊撞擊結果比較 74
表5.3 正向撞擊撞擊後車頭部位之撞擊結果比較 92
表5.4 正向側邊撞擊撞擊後車頭部位之撞擊結果比較 93
表5.5 車體結構振動頻率分析 94
圖 目 錄
圖2.1 不以最佳化設計為基礎之設計流程 10
圖2.2 設計最佳化之流程 10
圖3.1 懸臂樑之詳細規格 20
圖3.2 懸臂樑於受點載荷下最大位移及彎曲應力解析解 21
圖3.3 受點載荷下之懸臂樑 22
圖3.4 element數目對解之準確度的影響 23
圖3.5 一端固定一端簡支之樑受中點點載荷與均佈負載 25
圖3.6 元素數量對解之準確度的影響 26
圖3.7 使用的網格示意圖 29
圖3.8 車體之尾部端牆結構圖 34
圖3.9 車體之頂棚結構圖 35
圖3.10 車體之底盤結構圖 36
圖3.11 車體之側牆結構圖 37
圖4.1 車體結構與邊界條件示意圖 47
圖4.2 車體結構受正向撞擊時所造成之變形 51
圖4.3 車體結構受正向側邊撞擊時所造成之變形 56
圖4.4 車體原型之振動模態圖形 62
圖5.1分析流程圖 68
圖5.2車體結構改良圖 70
圖5.3 設計不良之車體結構修正圖 75
圖5.4 改良後車體結構受正向撞擊時所造成之變形 76
圖5.5 改良後車體結構受正向側邊撞擊時所造成之變形 81
圖5.6 改良後車體之結構振動模態圖形 87
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