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研究生:彭強宏
研究生(外文):Chain-Hong Peng
論文名稱:輕量化自行車設計與分析
論文名稱(外文):Analysis and Design of Light-Weight Bicycle Frame
指導教授:陳永銓陳永銓引用關係
指導教授(外文):Yeong-Chyuan Chern
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:103
中文關鍵詞:自行車車架碳纖維疊層有限元素分析鋁鈧合金
外文關鍵詞:Bicycle frameCarbon fiberCodeFinite element analysis
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在自行車產業上,輕量化設計已成為一種趨勢。由於碳纖維仍然會對環境造成汙染,尋找替代的材料是不可避免的。鑒於自行車車架有許多不規則曲面,車架受力後之計算變得複雜與艱難,無法輕易以理論計算,因此本文藉由電腦輔助工程分析(CAE)進行車架結構之設計與分析。
本文複材車架之分析共採用33種疊層設計,金屬車架則選用AISI 4130鎳鉻鉬鋼、6061-T6鋁合金、7XA-T7(0.12 Sc)鋁鈧合金,分別模擬車架受扭轉負載、衝擊負載、垂直負載等三種測試,探討車架結構受力後之應力分佈情況,並找出較佳的疊層設計與金屬材料。
本研究使用最大應力理論做為車架破壞依據,先以SolidWorks繪製車架,經轉檔後再匯入有限元素分析軟體ANSYS進行車架之強度分析。根據分析結果得知較佳的疊層設計為[-45/45/90/0]S;而金屬材料則是7XA-T7(0.12 Sc)鋁鈧合金較佳。比較所有應力集中區域,發現應力集中部位大部分集中於管件接合圓角處。

Look upon bicycle’s industry, light-weight design has become a trend. Despite the environmental pollution is a result of the carbon fiber component, finding another replacement has been inevitable. Due to bicycle frame have lots of irregular surfaces, it became more complicated and hard to determine the stresses under it took the loads. Because it cannot be computed easily in theoretically, the bicycle frame will be analyzed and designed in CAE from all of the fallowing study.
The analyzing of the bicycle frame mechanical properties of thirty-three codes composite design in the study. It is used by AISI 4130, 6061-T6, and 7XA-T7(0.12 Sc) in metal bicycle frame. There are three kind of tests for the bicycle frames affordable in torque load, impact load and vertical load. Also discussing by a bicycle frame available in stress after under the load and try to find a better composite component design and isotropic metal material that fitted a bicycle frame.
This study is basic on using maximum stress theorem to be the research of destroying the bicycle frame. Using SolidWorks to draw the bicycle frame then transferring file and importing ANSYS to analyze the strength of a bicycle frame. According to the analyzing, the best two design are [-45/45/90/0]S and 7XA-T7(0.12 Sc). Comparing all of the stress concentration area, we have known that most of the stress concentration gathered within the joint of tubular’s fillet.
目 錄
中文摘要 ------------------------------------------------i
ABSTRACT ----------------------------------------------ii
致謝 ---------------------------------------------------iv
目錄 ---------------------------------------------------v
表目錄 -------------------------------------------------vii
圖目錄 -------------------------------------------------ix
符號說明 ----------------------------------------------xiii
第一章 緒論 ------------------------------------------1
1.1 前言 ---------------------------------------1
1.2 研究動機與目的 ------------------------------2
1.3 文獻回顧 -----------------------------------3
1.4 研究架構 ---------------------------------------6
第二章 分析方法與理論 --------------------------------7
2.1 有限元素法 ---------------------------------7
2.2 複合材料單層板材料應力與應變之關係 -------------8
2.3 古典層板理論 --------------------------------18
2.4 疊層板之合力與合力矩 -------------------------22
2.5 複合材料之受力類型與破壞方式 ------------------25
2.6 鋁鈧合金之介紹 ------------------------------28
2.7 7XA-T7(0.2 Sc)鋁鈧合金 --------------------31
第三章 自行車結構設計與分析 ---------------------------33
3.1 自行車車架之建立 ----------------------------34
3.2 CAD/CAM轉檔 --------------------------------36
3.3 複合材料疊層角度 ----------------------------37
3.4 材料性質與元素特性 --------------------------39
3.5 破壞理論準則 -------------------------------43
3.6 網格系統 -----------------------------------45
3.7 元素座標轉換 -------------------------------51
第四章 結果與討論 -----------------------------------54
4.1 網格收斂性分析 -----------------------------54
4.2 等向性材料圓管之挫曲分析驗證 -----------------55
4.3 複合材料圓管之挫曲分析驗證 -------------------60
4.4 車架之扭轉負載分析 --------------------------65
4.4 車架之衝擊負載分析 --------------------------78
4.5 車架之垂直負載分析 --------------------------88
第五章 結論 ----------------------------------------99
參考文獻 ---------------------------------------------101

附件A
附件B
附件C


1. 梁志鴻,2010,自行車產業的現況與發展,自行車暨健康科技工業研究發展中心,台中。
2. 許瓊丹,2008,消費者購買行為與顧客滿意度之研究-以台灣地區自行車使用者為例,國立成功大學統計學研究所碩士論文。
3. 李家宇,2011,輕量化自行車架之複材疊層設計與分析,明志科技大學機電工程研究所碩士論文。
4. Ballantine,R. ,Grant,R.,2008,自行車全書,黃小萍譯,貓頭鷹出版社,台北。
5. 民國100年12月11日,中華民國自行車騎士協會 http://www.cyclist.org.tw/index.php?fn=info&;fn1=ainfo&;no=a&;no1=22&;no2=25&;no5=C
6. 陳柏光,2012,自行車複材車架之結構失效評估,明志科技大學機電工程研究所碩士論文。
7. 輪彥國際有限公司,2009,二十一款入門碳纖維公路車全記錄,單車誌,第45期,pp.82-105,8、9月。
8. 戴慶輝、尹春和、光灼華等,2010,碳纖維複材自行車架之疊層累計自動計算與靜態結構剛性分析,中國機械工程學會第二十七屆全國學術研討會論文集,pp.978-983,台北,12月10日。
9. JAPAN Bicycle Promotion Institute,1997,Japanese Industrial standard , JIS D9401.
10. 王宗興,2002,自行車造型特徵對意象認知影響之研究,成功大學工業設計研究所碩士論文。
11. 吳歲安,2004,電腦輔助設計系統之研究-以登山自行車設計為例,華梵大學工業設計研究所碩士論文。
12. Roe, G.E., Thorpe, T.E.,1989,The Influence of Frame Structure on the Dynamics of Motorcycle Stability,SAE Technical Paper,No.891772.
13. Lessard, L.B., Nemes, J.A., Lizotte, P.L., 1995, Utilization of FEA in the design of composite bicycle frames , Composites Volume.26, pp.72-74.
14. Cicero, S., Lacalle, R., Cicero, R., Fernandez, D., Mendez, D.,2011,Analysis of the cracking causes in an aluminium alloy bike frame,Engineering Failure Analysis 18, pp.36-46.
15. Nelson, R., 2003, Bike frame races carbon consumer goods forward,Reinforced plastics,July/August,pp.36~40.
16. 盧廷鉅,2008,結構用複合材料技術需求與應用,工業材料雜誌,254期,pp.85-96。
17. 宋宜駿,2005,複材自行車架重新設計與力學分析,中山大學機械與機電工程研究所碩士論文。
18. 廖嘉俊,2007,碳纖維自行車車架之剛性分析,逢甲大學機械工程研究所碩士論文。
19. 胡景林,2009,積層竹應用於自行車車架之研究,逢甲大學機械工程研究所碩士論文。
20. 吳皇杰,2009,碳纖維複材自行車車架之有限元素應力分析,明志科技大學機電工程研究所碩士論文。
21. Timothy J. Langan,Scandium Containing Aluminum Alloys for Marine Applications.
22. 劉晉奇, 褚晴暉, 有限元素分析與ANSYS的工程應用. 台中: 滄海書局, 2006。
23. 李輝煌, ANSYS工程分析- 基礎與觀念. 台北: 高立, 2005。
24. 康淵,陳信吉,2007,ANSYS入門,全華圖書股份有限公司,五版,台北。
25. ANSYS 7.0電腦輔助工程實務分析. 陳精一. 全華科技圖書股份有限公司, 2004。
26. 盧俊廷,2007,鋁鈧合金在極高速剪切荷載下之絕熱剪切變形為研究,國立成功大學機械工程系碩士論文。
27. 徐志銘,2011,複材自行車車架設計與分析,國立勤益科技大學機械工程系碩士論文。
28. MatWeb http://www.matweb.com/index.aspx
29. 楊景凱,2010,複合材料圓管之挫曲分析,逢甲大學機械工程研究所碩士論文。
30. 劉文海/金屬中心,經濟部技術處產業技術知識服務(ITTS)計畫,鋁合金潛力產品與前景分析。

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