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研究生:陳盈璋
研究生(外文):Ying-jhang Chen
論文名稱:滑蓋彈簧應力分析與尺寸參數設計
論文名稱(外文):Stress Analysis and Dimension Parameter Design of Slide Hinges
指導教授:林清安林清安引用關係
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:MARC應力分析滑蓋彈簧田口方法
外文關鍵詞:MARCStress AnalysisSlide HingeTaguchi Method
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CAE軟體的使用對工程師在產品設計上有非常大的幫助,但如何正確並有效率的使用CAE軟體來幫助解決設計上遇到的問題,也是許多人所面臨的難題。本論文主要討論如何利用CAE軟體MARC來分析手機外殼機構的滑蓋彈簧,藉以研究其運動行為及應力分析,並進行最佳化設計。此論文分為兩個主題:一、分別針對網格、材料特性、邊界條件、接觸定義、疊代求解方法等,找出完整的前處理設定,制定完善的CAE參數設定模組,並與滑蓋彈簧實物測試數據做比較,嘗試改善CAE分析的精準度;二、以田口方法為基礎,使用數個彈簧關鍵尺寸作為控制因子,在製造上允許的尺寸範圍內做最佳化設計,以找出最佳化的尺寸組合,來達到降低最大應力值的效果,避免運動變形時造成塑性變形或破壞。
The employment of CAE software leads significant assistance to the task of product design of an engineer. However, correct and effective use of CAE software is one of the major difficulties faced by many people. This thesis uses MARC, a CAE software, to analyze the motion behaviors and stress distribution of the side hinge of a cell phone. Optimal design is also taken into care. The following are the two primary issues discussed in this thesis:
1. Finding out a complete setting for parameters of CAE preprocessing, including meshes, material properties, boundary conditions, contact properties and solvers. The settings are then compared with the data obtained from experiments of physical slide hinges so that the predictions from MARC can be further rectified.
2. Use the Taguchi’s method as basis to study the use of several key dimensions of the slide hinge as control factors, in order to achieve an optimal combination of those dimensions which are within their manufacturing capabilities. The resultant optimal dimensions ensure the decrease of maximum stress and prevent the plastic deformation or fatigue of the slide hinge.
中文摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖表索引 vi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究方法 3
1.4 文獻回顧 4
1.5 論文架構 6
第二章 基本原理 7
2.1 有限元素法基本原理 7
2.2 MARC介面功能簡介 9
2.2.1 前處理器 9
2.2.2 分析求解器 10
2.2.3 後處理結果顯示器 10
2.3 MARC前處理系統定義 10
2.3.1 材料性質定義模式 10
2.3.2 接觸定義 12
1.3.3 摩擦效應定義 16
2.4 MARC分析求解技術定義 18
2.4.1 參考座標系統 18
2.4.2 非線性代數方程組疊代求解方法 19
2.4.3 收斂性判斷依據 21
2.4.4 元素技術 22
2.5 田口方法 23
2.5.1 直交表 24
2.5.2 品質特性 25
2.5.3 變異分析 27
2.5.4 最佳化預估值 32
第三章 滑蓋彈簧力學分析 33
3.1 模型簡化 33
3.2 分析條件設定 37
3.3 Pro/Mechanica網格建構 38
3.4 MARC應用分析 41
3.4.1 MARC模擬步驟 41
3.4.2 MARC操作說明 42
3.4.3 MARC分析結果 52
3.5 滑蓋彈簧實體量測 57
3.5.1 量測系統簡介 57
3.5.2 實體量測結果 59
第四章 田口參數設計 60
4.1 設定控制因子與水準表 60
4.2 求解最佳化組合 62
4.2.1 直交表 62
4.2.2 計算最佳化組合 63
4.2.3 變異分析 65
4.2.4 預測最佳值 67
4.2.5 信心區間 67
4.3 結果討論 69
4.3.1 彈簧幾何形狀比對 69
4.3.2 MARC分析結果 70
4.3.3 數據比對 72
第五章 結論與未來研究方向 73
5.1 結論 73
5.2 未來研究方向 74
參考文獻 75
附錄A 77
附錄B 78
作者簡介 79
[1]馬愛軍、王旭 著,2005,“Patran和Nastran有限元素分析”,清華大學出版社
[2]M. J. Turner, R. W. Clough, H. C. Martin, L. C. Topp, 1956, “Stiffness and Deflection Analysis of complex Structures,” J. Aeronent Sci. vol. 23, No.9.
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[11]官愛蓮,“MARC應用於翼片鍛造之模具最佳化設計”, 2005, 碩士論文,國立中央大學機械工程研究所
[12]“Theory and User Information,” MARC Analysis Research Corporation. Volume A. Version 7.
[13]楊文豹,“MARC應用於渦輪葉片鍛造之最佳化分析”,2003,碩士論文,國立中央大學機械工程研究所
[14]陳昱良,“MARC應用於非對稱壓延加工問題之分析”,2004,碩士論文,國立中央大學機械工程研究所
[15]李輝煌 著, 2000,田口方法-品質設計的原理與實務,高立圖書有限公司
[16]Phillip J. Ross, 1996, Taguchi Techniques for Quality Engineering, McGraw-Hill.
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