臺灣博碩士論文加值系統

本研究將以Ansys-Workbench 軟體,作雙柱頂車機的結構分析, 並檢討其使用壽命。本研究結果顯示:
將建築用結構用鋼ASTM572Gr50 運用於機械上, 是一個非常正確的方向, 以頂車機來說, 在三噸的荷重下, ASTM572Gr50鋼材所組成的雙柱頂車機,柱身可以使用一百萬次,安全係數達15, 以一般汽車保養廠的使用頻率一天二十次來估算, 在理想條件下可以使用超過一百年。不論是在安全係數或是耐疲勞上, 都遠超過標準, 可以大大增強機台的使用壽命以及耐用強度。

The purpose of the research is analyzing the post structure of vehicle lift by Computer Aided Engineering Software ANSYS-Workbench, and developing the fatigue analysis of vehicle lift. The issue below is the result of the research:
The application of structure steel (ASTM572Gr50) in manufacturing machine is a positive direction. Under the loading of 3000 kg, the post of vehicle lift can lift the car for one million times, the safety factor achieved 15. No matter for fatigue or safety factor, the design of this vehicle lift is in accordance with the standard. For the normal vehicle after service shop under the frequency of 20 times per day, the vehicle lift can be operated for more than 100 years.

摘要……………………………………………………………………Ⅰ


ABSTRACT………………………………………………………………Ⅱ

誌謝……………………………………………………………………Ⅲ


目錄……………………………………………………………………Ⅳ

圖目錄…………………………………………………………………Ⅶ

表目錄…………………………………………………………………Ⅸ

第一章 緒論……………………………………………………………1

1.1 前言……………………………………………………………1

1.2 文獻回顧………………………………………………………2

1.3 研究動機與目的………………………………………………3
1.4 本論文架構……………………………………………………4
第二章 研究理論………………………………………………………5

2.1 疲勞相關理論……………………………………………5
2.1.1疲勞損傷……………………………………………………5

2.1.2 疲勞相關應力之定義………………………………………6

2.1.3 應力壽命表及曲線…………………………………………7
2.1.4 破壞疲勞的分類……………………………………………8

2.1.5 平均應力…………………………………………………10

2.2 力學相關理論………………………………………………13

2.3 有限元素法…………………………………………………17

2.3.1 有限元素法之原理………………………………………17

2.3.2 有限元素法分析流程…………………………………20
2.3.3 元素種類…………………………………………………21

2.3.4 ANSYS WORKBENCH 有限元素分析………………23
第三章 雙柱頂車機之機械作動原理…………………24
3.1 雙柱頂車機作動原理…………………………………………24
3.2 雙柱頂車機結構分析………………………………………26
3.2.1 整體結構受力分析……………………………………27
3.2.2 滑套受力分析……………………………………………28
3.2.3 立柱受力分析……………………………………………29

3.3 本研究分析重點………………………………………30
3.4雙柱頂車機設計規範 EN 1493………………………………31

第四章 雙柱頂車機之結構及疲勞分析………………….32
4.1 結構用鋼ASTM572Gr50之材料特性參數33
4.1.1 ASTM 572 結構用鋼材料特性介紹……………33
4.1.2 A572Gr50 結構用鋼材料特性參數………………36
4.2 模型網格建立…………………………………………………38
4.3 邊界條件設定…………………………………………………39
4.4 設定結果顯示…………………………………………………43
第五章 結果與討論……………………………………………….44
5.1 變形量分析……………………………………………………44

5.2 等效應力分析…………………………………………………45

5.3 等效應變分析…………………………………………………46

5.4 安全係數分析…………………………………………………46

5.5 疲勞周期分析…………………………………………………47

第六章 結論…………………………………………………………48

參考文獻………………………………………………………………50

附錄……………………………………………………………………52




圖目錄
圖2.1 典型循環負載的定義……………………………………………6
圖2.2 應力壽命表及曲線………………………………………………7
圖2.3 高週期疲勞與低週期疲勞……………………………………9
圖2.4 疲勞準則方程式比較圖………………………………………10
圖2.5 Goodman Formula疲勞損壞圖………………………11

圖2.6 Gerber Formula 疲勞損壞圖………………………11
圖2.7 Soderberg Formula 疲勞損壞圖……………11
圖2.8 Morrow Formula 疲勞損壞圖………………………12
圖2.9 結構鋼受拉力之應力應變圖………………………………15
圖2.10 脆性材料的應力應變曲線………………………………16
圖3.1 立柱說明………………………………………………………25

圖3.2 鏈條圍繞路徑…………………………………………………26
圖3.3 受力分析………………………………………………………27
圖3.4 滑套受力分析…………………………………………………28
圖3.6 主立柱受力分析………………………………………………29
圖3.7 本研究分析之平行槽鋼………………………………………30
圖4.1 分析題目說明…………………………………………………33
圖4.2 A572Gr50 結構用鋼材料特性參數………………36
圖4.3 A572Gr50 結構用鋼 應力-疲勞壽命圖………37
圖4.4 整體網格模型…………………………………………………37

圖4.5 網格劃分統計資料……………………………………………38
圖4.6 舉升機受力位置………………………………………………39

圖4.7 副立柱組立圖…………………………………………………40

圖4.8 滑套組…………………………………………………………41

圖4.9 背板及平行槽鋼………………………………………………41

圖4.10 可移動的接觸面(Frictional)……………………………42

圖4.11背板槽鋼焊接(Bonded)……………………………………42
圖4.12 疲勞分析形式與理論基礎…………………………………43
圖5.1 變形量分析結果(Total Deformation)………………44

圖5.2 等效應力分析結果(Equivalent Stress)…………………45

圖5.3 等效應變分析結果(Equivalent Elastic Strain)…………46
圖5.4 安全係數分析(Safety Factor)………………………………46
圖5.5 疲勞周期分析(Life)………………………………………47




表目錄

表2.1破壞疲勞的分類…………………………………………8
表4.1 結構用鋼分類…………………………………………………34

表4.2 鋼結構物的缺點………………………………………………35

表4.3 鋼結構物的優越性……………………………………………35

【1】Robert E., Reed-Hill, "Physical Metallurgy Principles", 3rd Edition,1994.
【2】Robert E., Reed-Hill, "The Microscopic Aspects of Fatigue
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【5】黃德言，“有限元素法理論介紹”，經濟部工業局技術人才培訓
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