臺灣博碩士論文加值系統

本文重點分兩部份。第一部份為彈性支承的研製，為解決傳統彈波在大變形下其彈性係數呈非線性變化的問題，製作一碳纖片狀彈性支承，利用最佳化程式對彈性支承之幾何形狀做最佳化設計，使揚聲器系統之最低共振頻率降低，且能夠於大功率下穩定運動。由於本文使用圓形平面揚聲板，其聲壓曲線在中音域1kHz附近有一聲壓落差，因此第二部份將利用立體加勁方式加強揚聲板之剛性，使中音谷發生的位置往高頻移動，以增加揚聲器在中低音域的實效頻寬。在理論分析上，利用有限單元軟體ANSYS研究加勁振動板之振動行為，並比較不同加勁振動板振形與聲壓曲線的影響，找出最適合之加勁長度，並以實驗加以驗證。

Two parts are discussed in the thesis. The first part is the fabrication of the elastic dampers. In order to tackle the nonlinear problem of traditional damper’s translational stiffness, a plate-type elastic damper is developed for flat panel speakers. The shape of the plate-type elastic damper is optimally designed and carbon fiber epoxy composite material is used to make the plate-type elastic damper. The use of the plate-type damper can make the radiating plate vibrate steadily. For a circular flat panel speakers, there is a dip in mid frequency range on the sound pressure level (SPL) curve. Such dip can be harmful to the sound quality of the loudspeaker. Therefore, in the second part of the thesis a method is proposed to increase the plate stiffness and raise the frequency of the dip in mid frequency range. The finite element model of the loudspeaker is constructed through the FE software ANSYS. The mode shapes of the radiating plate with added carbon fiber epoxy stiffeners are analyzed using ANSYS. The appropriate lengths of the stiffeners are determined to expand the low to mid frequency range with flat response on the SPL curve. Experiments are performed to verify the feasibility of the proposed design method in the design of circular flat panel loudspeakers.

目 錄

中文摘要 ………………………………………………… i
英文摘要 ………………………………………………… ii
誌謝 ……………………………………………………… iii
目錄 ……………………………………………………… iv
表目錄 …………………………………………………… vi
圖目錄 …………………………………………………… vii
一、 緒論…………………………………………………… 1
1-1 前言……………………………………………… 1
1-2 文獻回顧………………………………………… 2
1-3 研究動機與方法……………………………………… 4
二、 複合材料疊層板的振動分析……………………… 6
2-1 一階剪變形平板理論…………………………… 6
2-2 瑞雷-黎次法(Rayleigh-Ritz method)……… 9
2-3 平板之有限元素分析………………………… 12
2-4 特徵值與特徵向量…………………………… 15
2-5 受外力的振動系統……………………………… 16
三、 有限元素分析模擬與聲壓計算…………………… 18
3-1 ANSYS有限元素模型之建立…………………… 18
3-1.1 模擬元素之選擇………………………………… 18
3-1.2 ANSYS模型建立步驟……………………………… 18
3-2 ANSYS模擬分析中各參數之取得……………… 21
3-2.1 質點元素的參數…………………………………… 21
3-2.2 彈簧元素的參數…………………………………… 21
3-2.3 激振力的給定……………………………………… 22
3-2.4 阻尼比的給定……………………………………… 22
3-3 聲壓的計算及應用……………………………… 23
3-4 ANSYS模型之驗證………………………………… 26
3-4.1 模擬元素的選擇…………………………………… 26
3-4.2 非線性懸臂梁模擬的驗證………………………… 26
3-4.3 聲壓模擬的驗證…………………………………… 27
四、 最佳化總域極小化理論…………………………… 28
4-1 最佳化設計……………………………………… 29
4-2 多起始點方法…………………………………… 30
4-3 區域極小化程序………………………………… 31
4-4 總域極小化程序………………………………… 33
4-5 廣義拉格蘭吉乘子方法………………………… 34
五、 片狀彈性支承之最佳設計………………………… 35
5-1 彈性支承之功能………………………………… 36
5-2 碳纖片狀彈性支承……………………………… 37
5-3 彈性支承幾何形狀之最佳化設計……………… 38
5-3.1 最佳化法之建立…………………………………… 38
5-3.2 彈性支承設計與拉伸實驗結果…………………… 40
六、 平面揚聲器之研製與實驗………………………… 42
6-1 揚聲器製作……………………………………… 42
6-1.1 彈性矽膠懸邊之製作……………………………… 42
6-1.2 音圈與場磁鐵之製作……………………………… 43
6-1.3 平面揚聲器之製作………………………………… 43
6-2 揚聲器各種實驗程序…………………………… 43
6-2.1 阻尼量測實驗……………………………………… 43
6-2.2 聲壓量測實驗……………………………………… 44
6-2.3 阻抗量測實驗……………………………………… 45
6-2.4 參數量測實驗……………………………………… 45
6-3 中音谷產生的原因…………………………………… 46
6-4 碳纖立體加勁振動板…………………………… 47
6-4.1 ANSYS模擬立體加勁……………………………… 48
6-4.2 實驗驗證……………………………………… 49
七、 結論與未來研究方向……………………………… 51
7-1 結論……………………………………………… 51
7-2 未來研究方向…………………………………… 52
參考文獻 …………………………………………………… 53

參 考 文 獻

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