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研究生:楊忠霖
研究生(外文):Chung-Lin Yang
論文名稱:大客車結構之實驗模態分析與結構剛性分析
論文名稱(外文):Experimental Modal Analysis and Structural Stiffness Analysis for a Large Passenger Vehicle
指導教授:胡惠文
指導教授(外文):Huiwen Hu
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:車輛工程系所
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:116
中文關鍵詞:大客車實驗模態分析結構剛性與強度分析CADCAE
外文關鍵詞:Large passenger vehicleModal Analysisstructure stiffness and strengthCADCAE
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本研究針對大客車車型為BX212MAT-S45進行詳細的振動分析與實驗,並採用電腦輔助工程設計與分析(CAD/CAE)技術來建立大客車結構,再以有限元素分析軟體ANSYS進行振動分析;此外,亦進行車體結構材料之機械性質測試,以提昇電腦分析模型的準確性。在實驗模態分析的量測上則採用衝擊鎚為驅動器,以加速度規來量取結構的動態響應,然後以頻譜分析儀進行分析,擷取結構的自然頻率與模態振型;由於大客車結構較為複雜不易於一併測試,因此先對各個子系統結構進行實驗模態分析,包括:前擋、左右側邊、車頂、後擋以及底盤結構,完成各個子系統結構之模型驗證後,再將各子系統結構組合成整車,亦進行整車實驗模態分析,以獲得足以代表整車實際結構之等效分析模型。實際量測全車所涵蓋的內裝以及相關配件重量,並建立全車模型與簡易模型以進行剛性分析,包括:彎曲、扭轉、急減速與急轉彎所產生之慣性力等條件之作用下結構產生之最大von Mises 應力與變形,以提供後續結構補強以及車體減重上的應用。
This research investigates the characteristics of structural vibration for a large passenger vehicle by using finite element analysis and experimental modal analysis. A large passenger vehicle, BX212MAT-S45, is used in this study. Since the lack of original design data, all computer-aided design (CAD) data of the vehicle structure is established in this research by using the software (UG). Computer-aided engineering (CAE) model is subsequently established by using software ANSYS. The CAD/CAE models include body and floor structures, chassis frame, axles, fuel tank, engine and transmission, etc. The mechanical properties of body structures are obtained from tensile tests. Normal mode analysis was performed to obtain the natural frequencies and associated mode shapes of the body strctures, chassis frame, and full vehicle structures. Experimental modal analysis (EMA) are carried out on the body structures, chassis frame, and full vehicle structures, respectively. An impact hammer with force transducer is used to excite the structures and accelerometer is used to measure the modal parameters. The FEA result are validated in comparison with EMA results step by step, i.e. from body structures, chassis frame to full vehicle structure. The FE models are then modified through the validation and verification of natural frequencies and the associated mode shapes. After validation and verification, the FE model is used to analyze the structural stiffness according to the loading conditions, i.e. bending, torsion, 0.7G braking and 0.4G cornering.
摘要 I
Abstract II
謝誌 IV
目錄 V
表目錄 IX
圖目錄 XI
第1章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 全文概述 7
第2章 大客車之電腦輔助工程設計與分析 8
2.1 建立電腦輔助設計(CAD)圖檔 8
2.2 建立電腦輔助工程分析(CAE)模型 11
2.3 邊界與負載條件 15
2.4 材料機械性質測試 18
2.4.1車體結構材料機械性質(SGC400) 18
2.4.2底盤材料機械性質 21
2.4.3車窗玻璃材料機械性質 22
第3章 實驗模態分析 24
3.1 實驗儀器選用 24
3.2 實驗條件 25
3.3 底盤結構之實驗規劃 26
3.4 車體右側結構之實驗規劃 29
3.5 車體左側結構之實驗規劃 30
3.6 車頂結構之實驗規劃 31
3.7 前擋結構之實驗規劃 32
3.8 後擋結構之實驗規劃 33
3.9 防傾桿之實驗規劃 35
3.10 整車模擬之實驗規劃 36
3.11車窗玻璃之實驗規劃 39
第4章 模型驗證 40
4.1底盤結構之模型驗證 40
4.2車體右側結構之模型驗證 48
4.3車體左側結構之模型驗證 52
4.4車頂結構之模型驗證 55
4.5前擋結構之模型驗證 61
4.6後擋結構之模型驗證 66
4.7防傾桿之模型驗證 70
4.8整車結構之模型驗證 72
4.8.1整車結構模態參數驗證 72
4.8.2整車結構之頻率響應函數 83
4.9 車窗玻璃之材料參數驗證 87
第5章 大客車整車結構剛性分析 88
5.1大客車整車結構細部模型 88
5.2大客車整車結構之簡易模型 92
5.3大客車整車結構之簡易模型(含蒙皮) 94
5.4整車結構剛性與強度分析 94
5.4.1邊界條件設定 94
5.4.2分析案例 96
5.4.3彎曲剛性分析 96
5.4.4扭轉剛性分析 99
5.4.5急減速下結構剛性分析 101
5.4.6急轉彎下結構剛性分析 103
第6章 結論與建議 107
6.1 結論 107
6.2 建議 108
參考文獻 110
附錄A、玻璃結構之模態振型比對 113
附錄B、玻璃自然頻率比對 115
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