臺灣博碩士論文加值系統

本研究主旨在利用有限元素軟體ANSYS，對振樑式荷重元進行數值模擬與分析，並針對影響其結果的相關因素進行修改，討論振樑式荷重元最佳化的可能性與設計方向。

振樑式荷重元因承受不同的重量或力量作用時，彈性體變形使得內部振樑受不同的內力(拉力)作用，因而導致振樑振動時頻率的改變。利用感測頻率的變化，來獲得重量或力量與頻率間的關係，即振樑式荷重元主要的原理。

本研究將振樑式荷重元分析步驟分為靜態和暫態分析；前者討論在不同重量作用下，振樑受拉力大小；後者再導入靜電力來驅動受拉力作用後的振樑，觀察振樑振動時電容變化的情形，獲得重量與電容頻率的關係。再根據分析結果，針對模型幾何尺寸進行修改，使振樑式荷重元能獲得比原始設計更佳的尺寸，提供往後針對相關的研究一些參考。

The purpose of this study proceed to the numerical simulation and analysis of the vibration beam load cell by using finite element software ANSYS. Discuss the optimization possibility and design direction of the vibration beam load cell by revising the relevant factors which influence the result.

Because of different weight or force acting on the vibration beam load cell, the elastomer switch them to the vibration beam and result in different traction on it, which result in different vibration frequency. By sensing the change of the vibration frequency, we can get the relationship between weight or force and
frequency. This is the main principle of the vibration beam load cell.

In this paper, we divide the analysis procedure into static and dynamic analysis, the former discuss the relationship between different weight or force and traction on beam, the latter use the electric force to drive the vibration beam and observe the capacitance changed when vibrating. Finally, we can get the relationship between weight or force and the capacitance frequency. Finally according to the result, directing to relevant dimensions to modify, let the vibration beam load cell can have a better result than original model. Give some references to the forwards analysis.

致謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii

第一章 緒論 1
第一節 前言 1
第二節 研究背景與目的 2
第三節 文獻回顧與相關研究 3
第四節 論文架構 4

第二章 理論介紹 6
第一節 荷重元發展趨勢 6
第二節 振樑式荷重元簡介 7
第三節 振樑式荷重元相關理論 9

第三章 分析流程與技巧 15
第一節 有限元素套裝軟體分析流程 15
第二節 彈性體靜態分析 16
第三節 靜電與結構耦合分析 18
第四節 暫態分析 20
第五節 靜電與結構耦合暫態分析 23
第六節 振樑式荷重元之有限元素分析 25

第四章 分析結果與討論 32
第一節 振樑尺寸設計 32
第二節 彈性體尺寸設計 35
第三節 振樑式荷重元討論 38

第五章 結論與建議 43
參考文獻 44
附錄 A 46
附錄 B 47
附錄 C 48
附錄 D 50
附錄 E 61

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