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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪岳志
研究生(外文):Yueh-Chih Hung
論文名稱:點焊實驗及其模擬分析與最佳化
論文名稱(外文):Spot Weld Testing, Simulation and Optimization
指導教授:黃秀英黃秀英引用關係
口試委員:簡孟樹陳嘉勳
口試日期:2012-07-31
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:69
中文關鍵詞:點焊點焊破壞點焊分析點焊模擬點焊最佳化
外文關鍵詞:Spot WeldSpot Weld FailureSpot Weld AnalysisSpot Weld SimulationSpot Weld Optimization
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在設計車體結構上,物件的接合方法有許多種,例如雷射點焊、電阻點焊、鉚接、膠接等。有效地應用接合技術,可依設計需求,增加車體結構的剛性、柔性、安全性、疲勞耐久性。此論文針對電阻點焊研究,由基本點焊焊接參數設定、點焊試片製成、材料檢驗、硬體測試分析及最佳化等做一系列探討。
本研究取用低碳鋼鋼材為點焊基材,疊對焊接0.8 mm的兩片鋼材,對基材與焊核做硬度測試與成分檢驗,了解材料的成分與特性。使用SolidWorks軟體做點焊試片設計,運用HyperWorks作分析前處理,以RADIOSS作分析求解。模擬結果與實驗做比較,並針對點焊位置進行最佳化設計。
由實驗數據了解點焊的破壞模式,藉由電腦輔助工程模擬分析,對點焊位置最佳化,順利地減少約5%的點焊個數,吸收碰撞能量提高約3%。


There are many ways to join vehicle body parts, such as laser, spot weld, rivet, adhesive, etc. Effectively utilizing joining method can improve the stiffness, compliance, safety, fatigue, durability performance as required. This research studies spot weld application in vehicle body structure. Welding parameter settings, weld mechanical, weld hardness and material tests are all investigated.
Low carbon steel sheet, SPCC, of 0.8 mm thickness was used for the study. Tensile and micro-hardness were performed to understand the effects of welding process to the material properties. Computer simulation was done and correlated with the hardware results. In the study, Computer-Aided-Design package, Solid Works, was used to create the parts. HyperWorks/HyperMesh, RADIOSS, and HyperStudy were used for pre-process, simulation analysis and optimization, respectively
The hardware tests clearly distinguish the failure modes of spot welds. Through computer simulation and optimization, weld pattern was optimization with 5% weld number reduction, and 3% energy absorption improvement.


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 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 實驗動機與目的 4
1.4 本文架構 4
第二章 材料介紹 5
2.1 SPCC基材 5
2.1.1 SPCC製造流程 6
2.1.2 關於SPCC鋼材規格說明 10
2.1.3 SPCC鋼材硬度 14
2.1.4 SPCC鋼材化學成分百分比 15
2.2 SPCC基材機械性質測試 15
2.2.1 標準試片製成 15
2.2.2 SPCC基材拉伸試驗 18
2.2.3 SPCC基材成份試驗 23
2.2.4 SPCC基材硬度試驗 27
第三章 點焊 29
3.1 點焊機 29
3.2 點焊設定 30
3.3 點焊之D.O.E 31
3.4 點焊焊核之機械性質 34
3.4.1 點焊焊核硬度試驗 34
3.4.2 代替焊核之熱處理機械性質 35
3.5 點焊機械性質測試 41
3.5.1 Lap-Shear型試片拉伸試驗 41
3.5.2 L型試片拉伸試驗 43
3.5.3 U型試片拉伸試驗 45
第四章 點焊模擬與分析 47
4.1 運用軟體介紹 47
4.2 點焊模型驗證 48
4.2.1 模型描述 48
4.2.2 試片模擬分析 53
4.2.2.1 Lap-Shear模擬分析 53
4.2.2.2 L-type模擬分析 55
4.2.2.3 U-type模擬分析 57
4.2.3 實驗數據與模擬的比較驗證 58
第五章 雙帽型直線樑的分析與最佳化 59
5.1 雙帽型直線樑模型分析 59
5.1.1 問題描述 59
5.1.2 準靜態分析 60
5.1.3 結果與討論 62
5.2 點焊位置對結構碰撞的最佳化 63
5.3 小結 64
第六章 結論與未來展望 65
6.1 結論 65
6.2 未來展望 66
參考文獻 67
符號彙編 69



參考文獻

[1]陳永甡,焊接學,新文京開發出版有限公司,2002.
[2]Y.R. Allanki and C.A. Kumar, "Failure Load Evaluation of Resistance Spotweld Subjected to Tensile and Shear Loads," SAE, 2005, Paper No.2005-26-045.
[3]美國材料標準金屬材料拉伸試驗方法,http://www.astm.org/index.shtml
[4]中華民國國家標準金屬材料拉伸試驗試片,http://www.cnsonline.com.tw/
[5]W.D. Callister and D.G. Rethwisch,"Fundamentals of Materials Science and Engineering An Integrated Approach,"John Wiley & Sons,Inc,Third Edition
[6]C. Srikunwong,T. Dupuy and Y. Bienvenu,"Numerical Simulation of Resistance Spot Welding Process Using FEA Technique,"
[7]HyperWorks User''s Manual, Altair, 2010.
[8]J. Fang, C.Hoff, B.Holman, F.Mueller and D.Wallerstein, "Weld Modeling with MSC.Nastran," Second MSC Worldwide Automotive User Conference, Dearborn, MI,2000.
[9]Y. Xianga,Q. Wanga,Z. Fanb and H. Fangc,"Optimal crashworthiness design of a spot-welded thin-walled hat section,"Finite Elements in Analysis and Design 42 ,2006,pp.846–855.
[10]V. Tarigopula, M. Langseth, O,S, Hopperstad and A.H.Clausen,"Axial Crushing of thin-walled high-strength steel section," J. of Impact Engineering, vol.32, 2006, pp.847-822.
[11]M.P. Bendsoe, "Optimal Shape Design as a Material Distribution Problem," Structural Optimization, 1, 1989, pp.193-202.
[12]M.P. Bendsoe and N. Kikuchi, "Generating Optimal Topologies in Structural Design Using a Homogenization Method," Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, vol.71, no.2, 1988, pp.197-224.
[13]中國鋼鐵公司,http://www.csc.com.tw/index.html
[14]杜瑞昌,鋼板材質說明,http://www.03964.com/read/46dfa104fe4aecf74f94fb7a.html
[15]張印本,楊良太,施議訊,金屬材料對照手冊,金華科技圖書股份有限公司,2004.
[16]油壓萬能材料試驗機,http://www.hungta.com/machinec/9501.html
[17]中華汽車,http://www.china-motor.com.tw/


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