臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要目的是為了以HyperMesh、LS-Dyna等有限元素分析軟體來進行實例模擬分析應用，首先將立體拉伸試片模型的應力應變分析而進行比較之結果與斷裂口形狀，並以實際試驗的方式，將拉伸試驗後之結果紀錄，而應力-應變圖轉換成模擬所需之數據，應用Excel將數據換算工程應力、工程應變、真應力、真應變等，再返回有限元素分析軟體進行材料設定與測試，此方法主要是將實驗值，與數值分析值之間相互比較得到較合理性以及正確性，再以同樣的方式，將兒童安全座椅的檢測試驗的紀錄資料，與軟體模擬分析做比對，藉此減少兒童安座椅的實際檢測試驗次數，以達到降低研發成本。本研究使用軟體分別為前處理軟體HyperMesh，與CAE分析軟體LS-DYNA，分析前撞時向前式安全座椅結構動態試驗的衝擊受力情況，模型都是由3D繪圖軟體pro/e建立，再由前處理軟體HyperMesh，進行有限元素設定、材料性質設定、碰撞接觸設定、加速度設定、輸出條件設定等，再藉由LS-DYNA顯性求解器求解，分析兒童安全座椅整體受力情形，並與檢測試驗資料做對照，以降低開發成本與開發時間。

The purpose of this research study is to use HyperMesh, LS-Dyna finite element analysis software to the instance of the simulation analysis of some applications. First of all, stress and strain analysis of three-dimensional tensile specimen model was performed, and the results of the fracture mouth shape were compared. The actual procedures after the tensile test results record the stress - strain diagram to convert analog data required by Excel data. It converted engineering stress and engineering strain from true stress and true strain. The finite element analysis software required the materials, configuration and testing data. This method is performed between the experimental values and numerical values. One can obtain a more reasonable and correct CAE model. In the same way, one can combine the record of child safety seat testing data and software simulation solutions. They could be verified in order to reduce the number of actual testing and development costs. In this study, the preprocessing software HyperMesh was used to setup the required program cards, and the impact analysis was executed by the CAE analysis software LS-DYNA. The forward seat structural dynamic test models are sketched and assembled on 3D graphics software pro/e. The pre-processing software HyperMesh supported the finite element meshing, the material properties, the collision contact parameters, acceleration parameters, the setup of output conditions. By using the LS-DYNA explicit solver, the overall child safety seat dynamic impact simulation can be achieved in order to reduce the costs and time.

中文摘要…………………………………………………………... i
英文摘要…………………………………………………………... ii
誌謝 …………………………………………………………... iii
目錄 …………………………………………………………... iv
表目錄 …………………………………………………………... vii
圖目錄 …………………………………………………………... viii
符號說明…………………………………………………………... xi
第一章 緒論……………………………………………………... 1
1.1 前言……………………………………………………... 1
1.2 研究動機與目的………………………………………... 2
1.3 文獻討論………………………………………………... 3
1.4 研究方法………………………………………………... 4
第二章 電腦輔助分析模擬理論………………………………... 5
2.1 有限元素法基本理論…………………………………... 5
2.2 非線性有限元理論……………………………………... 11
2.3 Lagrange與Euler描述法……………………………….. 13
2.4 虛位移與虛應力原理…………………………………... 14
第三章 LS-DYNA介紹與參數控制……………………………….. 17
3.1 LS-DYNA簡介…………………………………………….. 17
3.2 LS-DYNA求解器介紹…………………………………….. 18
3.2.1 顯示的求解器…………………………………………... 18
3.3 關鍵字文件……………………………………………... 24
3.4 PART概念………………………………………………... 26
3.5 接觸算法………………………………………………... 28
3.5.1 動力約束法……………………………………………... 28
3.5.2 分配參數法……………………………………………... 28
3.5.3 對稱罰函數法…………………………………………... 29
3.5.4 接觸的分類……………………………………………... 30
3.6 LS-DYNA的時間區間控制……………………………….. 30
3.7 沙漏問題………………………………………………... 33
3.8 剛體……………………………………………………... 36
第四章 簡易模擬應用範例……………………………………... 38
4.1 HyperMesh介…………………………………………….. 38
4.2 以PDA落下模擬為例…………………………………….. 39
4.2.1 PDA有限元素模型建立………………………………….. 39
4.2.2 PDA模擬分析結果……………………………………….. 39
4.3 以中空方柱壓潰為例…………………………………... 42
4.3.1 中空方柱有限元素模型建立…………………………... 42
4.3.2 中空方柱模擬分析結果………………………………... 42
第五章 材料拉伸試片分析試驗與模擬………………………... 45
5.1 拉伸試驗………………………………………………... 45
5.2 拉伸試驗應力分析……………………………………... 45
5.3 真應力-真應變曲線…………………………………….. 46
5.4 應力與應變之關係……………………………………... 47
5.4.1 Hooke''s定律…………………………………………….. 47
5.4.2 相當塑性應變與相當應力……………………………... 48
5.5 依據全應變理論在應力-應變之關係………………….. 48
5.6 材料拉伸試驗規格……………………………………... 49
5.7 拉伸試片模型…………………………………………... 50
5.8 試驗模擬………………………………………………... 51
5.8.1 ANSYS Workbench拉伸模擬…………………………….. 51
5.8.2 HyperMesh-LS-Dyna拉伸模擬………………………….. 51
5.9 試驗實驗………………………………………………... 52
5.10 材料設定………………………………………………... 54
5.11 應力應變數值模擬結果………………………………... 56
5.12 斷裂口…………………………………………………... 63
5.13 收縮……………………………………………………... 65
5.14 模擬與實驗比較………………………………………... 67
第六章 兒童安全座椅分析試驗模擬…………………………... 68
6.1 動態試驗方法…………………………………………... 68
6.2 動態試驗規範…………………………………………... 71
6.3 兒童安全座椅模型……………………………………... 74
6.4 實際衝擊實驗之規範與設備…………………………... 76
6.5 撞擊測試模擬試驗之有限元素模型建立……………... 81
6.6 實際前撞撞擊結………………………………………... 88
6.7 分析模擬結果…………………………………………... 92
6.7.1 後向式兒童安全座椅…………………………………... 92
6.7.2 前向式兒童安全座椅…………………………………... 97
6.7.3 分析模擬結果動態……………………………………... 102
第七章 結論與未來研究方向…………………………………... 105
參考文獻…………………………………………………………... 107
英文論文大綱……………………………………………………... 108
簡歷 …………………………………………………………... 113

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