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研究生:許家彬
研究生(外文):Chia-PinHsu
論文名稱:以B-Spline曲線建立螺旋狀彈簧及有限元素應力分析
論文名稱(外文):Using B-Spline Curve to Build a Conical Spring in the Finite Element Analysis
指導教授:何旭彬
指導教授(外文):Shi-Pin Ho
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:機械工程學系碩博士班
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:52
中文關鍵詞:B-Spline有限元素分析酒桶形彈簧
外文關鍵詞:B-Splinefinite element analysisbarrel-shaped spring
相關次數:
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本文以B-Spline曲線建立螺旋形彈簧模型,利用其具有局部控制及微分連續性等性質,即可有效地建立所需之彈簧並進行應力分析。本文以酒桶形彈簧為例子,使用ANSYS有限元素分析軟體模擬彈簧靜態壓縮情形,並進一步探討力-位移曲線、等效應力及剪應力分佈等結果。
酒桶形彈簧受到壓縮時,可以觀察到內側之等效應力大於外側的現象,且因兩端直徑變化不同造成上下端之等效應力也有所差異,而剪應力之分佈也是這種情形。接著本文利用控制點變更彈簧之幾何形狀,以觀察各參數變化下對力-位移曲線造成的影響。線徑越粗,會使彈簧常數K值越大。而改變底徑需考慮與下一圈接觸之情形,底徑越大,滑動量相對較少,反作用力隨之增加。改變中間部分之節距則是影響接近壓實的接觸狀態。

By using the B-Spline curve, the spring models have been built in this thesis. Since the B-Spline curve has the properties of local control and differential continuity, it is used to create the finite element model in stress analysis. The ANSYS program was used to simulate the barrel-shaped spring due to static load. The force-displacement curve, equivalent stresses and shear stress distribution are shown in the result.
In the compression process of barrel-shaped spring, the inner equivalent stress is greater than outer, and the equivalent stresses of the top end and bottom end varied with different spring diameters. Distribution of shear stress is similar to the distribution of equivalent stress. By using the control points to change the geometry of spring, the performance of spring in force-displacement curve with varied parameters can be observed. The results show that the bigger the coil diameter, the greater the spring constant. The condition of contact between circuits should be considered in varied base diameters. The bigger base diameter, the less sliding distance, and the reaction force increased. Changing the spring pitch in the middle part will affect the contact condition that the spring is mostly compressed.

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 v
圖目錄 v
符號說明 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2研究動機與目的 1
1.3文獻回顧 2
1.4 論文架構 2
第二章 相關理論 3
2.1 B-spline曲線的背景與介紹 3
2.2有限元素法 16
第三章 彈簧模型建構 17
3.1 彈簧模型尺寸 17
3.2 利用B-Spline曲線建立彈簧模型 19
3.3 三維有限元素模型 24
3.4邊界條件設置 28
第四章 模擬分析探討 29
4.1 壓縮模擬結果 29
4.2 變更彈簧幾何參數模擬比較 39
第五章 結論 45
參考文獻 46
附錄 47
自述 52

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