2005 CAE 大學部期末 Project整合

2005 CAE大學部期末Project整合 王栢村國立屏東科技大學機械工程系暨研究所 TEL: (08)770-3202轉7017 FAX: (08)774-0142 E-mail: wangbt@mail.npust.edu.tw www: http://140.127.6.133/lab

軸上負載間距之最佳化分析-陳裕彬 • 問題描述 • 一軸如圖1。ㄧ馬達所帶動之齒輪P，與齒輪A連接，將動力傳達到軸上，而軸上有一小齒輪C與齒輪Q連接，進而將動力傳Q齒輪，而Q齒輪則將動力作用在升降梯上。其中，軸是逆時針旋轉，而在A與C齒輪中間有一軸承B，還有一個軸承D則在C齒輪的右邊。 B及D為軸承圖1

軸上負載間距之最佳化分析(續) • 問題定義圖2 數學模型圖3 理念有限元素模型

軸上負載間距之最佳化分析(續) 圖4 位移變形圖

軸上負載間距之最佳化分析(續) 表1 各間距所產生之應力值

軸上負載間距之最佳化分析(續) 圖5 應力分布圖圖6 間距順序分佈圖表2 各間距所產生之相同應力值

CAD/CAE於連桿設計之分析整合-游奇斌 • 問題描述 • 分析一能在6000rpm產生20hp單汽缸引擎連桿元件厚度W=25mm, H=25mm , t=10mm, L=200mm,R1=50mm, R2=30mm, 如圖(1), 負荷作用於連接汽缸R2圓環上。表1 連桿材料性質表圖1 數學模型圖

CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續) • 理論分析圖2 單汽缸引擎自由物體圖

CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續) 圖3 有限元素模型圖

CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續) 圖4 未收斂Sx應力分佈圖圖5 已收斂Sx應力圖表3 收斂解

CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續) 圖6 結構變形圖圖7 Ux變形圖圖8 Uy變形圖圖10 S1應力分佈圖圖9 Sx應力分佈圖圖11 Seqv應力分佈圖

CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續) 表4 連桿靜力破壞分析表

CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續) 圖12 連桿重新設計應力分佈圖表5 連桿重新設計表

HOWE與FINK屋頂木桁架結構之分析-黃培欣 • 問題定義 • 木桁架依組裝類型有豪威式（HOWE）、芬克式（FINK），材料為台灣杉。屋頂木桁架跨距均為5 m，楊氏係數E台灣杉為1049×107（N/m2）、蒲松比V為0.38、容許應力為785×104（N/m2），集中力F=196×105（N/m2）、桿件方形截面積均為0.038 m×0.089 m。圖1 HOWE屋頂木桁架圖2 FINK屋頂木桁架

HOWE與FINK屋頂木桁架結構之分析(續) • 有限元素分析圖4 FINK屋頂木桁架理念有限元素模型圖3 HOWE屋頂木桁架理念有限元素模型

HOWE與FINK屋頂木桁架結構之分析(續) 表1 HOWE屋頂木桁架各節點位移及角位移圖5 HOWE屋頂木桁架變形圖

HOWE與FINK屋頂木桁架結構之分析(續) 表2 FINK屋頂木桁架各節點位移及角位移圖6 FINK屋頂木桁架變形圖

HOWE與FINK屋頂木桁架結構之分析(續) 表3 HOWE屋頂木桁架各節點反力表4 FINK屋頂木桁架各節點反力表5 HOWE與FINK屋頂木桁架節點反力比較表

不同有限元素模型於拱結構之探討-徐惠君 • 問題定義 • 拱之兩端為鉸接，拱樑之尺寸為R（內徑）=651㎝，R1（樑深）=40㎝，D（樑寬）=14㎝，彈性係數為80×103kgf/㎝2 ，蒲松比為0.4，本文以有限元素軟體分析，以 • 拱樑受均佈載重P=4.33kgf/ ㎝2 • 拱樑受3集中載重F=1300 Kgf • 分析之問題為厚樑問題，因為 t/L=14/922，t/b=14/30。圖2 數學模型圖圖1 人行拱橋立面與側視圖

不同有限元素模型於拱結構之探討(續) （A）3點集中載重（B）均佈載重圖3 不同載重示意圖

不同有限元素模型於拱結構之探討(續) Model A Model C Model B 拱結構中間位置之兩外側限制Z方向之位移示意圖 Model D

不同有限元素模型於拱結構之探討(續) • 3點集中載重立體元素平面元素位移MAX=2.179㎝位移MAX=2.472㎝

不同有限元素模型於拱結構之探討(續) Y方向位移 X軸軸應力 MAX=0.0059㎝ MAX=69.446 kgf/㎝2 Y方向位移 X軸軸應力 MAX=0.0059㎝ MAX=79.722 kgf/㎝2

不同有限元素模型於拱結構之探討(續) 最大主應力麥西斯應力 MAX=96.462 kgf/㎝2 MAX=133.844㎝麥西斯應力最大主應力 MAX=118.12 ㎝ MAX=96.442 kgf/㎝2

不同有限元素模型於拱結構之探討(續) • 均佈載重平面元素立體元素位移MAX=5.453 ㎝位移MAX=0.0216 ㎝

不同有限元素模型於拱結構之探討(續) Y方向位移 X軸軸應力 MAX=0.542×10-4㎝ MAX=0.6657 kgf/㎝2 Y方向位移 X軸軸應力 MAX=0.0154 ㎝ MAX=216.64 kgf/㎝2

不同有限元素模型於拱結構之探討(續) 最大主應力麥西斯應力 MAX=0.9198 kgf/㎝2 MAX=1.301 ㎝最大主應力麥西斯應力 MAX=264.368 kgf/㎝2 MAX=326.515 ㎝

不同有限元素模型於拱結構之探討(續) Y方向位移 Y方向位移均佈MAX=0.0154 ㎝三點MAX=0.0059㎝ X軸軸應力 X軸軸應力三點MAX=79.722 kgf/㎝2 均佈MAX=216.64 kgf/㎝2

麥西斯應力 麥西斯應力最大主應力最大主應力不同有限元素模型於拱結構之探討(續) 三點MAX=118.12 ㎝均佈MAX=326.515 ㎝均佈MAX=264.368 kgf/㎝2 三點MAX=96.44 kgf/㎝2

L型板手之應力分析-王峻易、林裕翔 • 分析目標 • 利用有限元素分析此板手之應力集中情況、應力分佈、位移變形狀況及最大變形破壞分析圖1 L型板手

L型板手之應力分析(續) 圖2 有限元素模型

L型板手之應力分析(續) 圖3 Sx 圖4 Sy 圖5 Sz

L型板手之應力分析(續) 圖6 Sxy 圖7 Syz 圖8 Sxz

L型板手之應力分析(續) 圖10 S2 圖9 S1 圖11 S3 圖12 Seqv

L型板手之應力分析(續) 表1 位移(m) 表2 應力(pa)

L型板手之應力分析(續) 圖13 受力端破壞曲線圖14 固定端破壞曲線

C型夾持器分析-黃建量、陳啟軒 • 問題定義 • 探討C型夾持器如圖1施加10kN後，產生變形和產生破壞之產生位置，而當產生破壞時改變其截面積形狀是否能降低應力。圖2 C型夾實際狀況圖1 C型夾

C型夾持器分析(續) 圖3 I型截面模型圖圖4 方型截面模型圖圖5 T型截面模型圖圖6 截面積形狀模型圖

C型夾持器分析(續) 圖7 數學模型圖圖8 I形截面有限元素模型圖9 方形截面有線元素模型圖10 T形截面有線元素模型

C型夾持器分析(續) 表1 應力表

C型夾持器分析(續) Seqv動畫圖動畫3 T形截面動畫1 I形截面動畫2 方形截面

C型夾持器分析(續) 固德曼公式：圖11 疲勞破壞判斷圖

吉他弦之振動分析-劉暉翊、蘇集銘 • 問題定義 • 分析吉他弦在受一外力所產生的振動頻率，針對吉他弦考慮在兩端的位移限制，及應變和弦徑不相同的情況下，而產生不一樣的張力。表1 吉他弦之弦徑取第一弦和第六弦做分析。

吉他弦之振動分析(續) 模態分析：在第一弦時張力為100N。圖3 mode3 圖1 mode1 圖2 mode2 圖5 model5 圖4 mode4

模態分析：在第一弦時張力為500N。 吉他弦之振動分析(續) 圖6 mode 1 圖7 mode 2 圖8 mode 3 圖9 mode 4 圖10 mode 5

吉他弦之振動分析(續) 模態分析：在第六弦時張力為100N。圖11 mode1 圖12 mode2 圖13 mode3 圖14 mode4 圖15 mode5

吉他弦之振動分析(續) 模態分析：在第六弦時張力為500N。圖16 mode1 圖17 mode2 圖18 mode3 圖19 mode4 圖20 mode5

吉他弦之振動分析(續) 暫態響應分析：圖22 第六弦時張力為100N 節點位移響應圖21第一弦時張力為100N 節點位移響應

吉他弦之振動分析(續) 暫態響應分析：圖23第六弦時張力為500N位移頻率響應圖24第六弦時張力為500N 位移頻率響應

吉他弦之振動分析(續) 簡諧響應分析：圖25 第一弦時張力為100N h19-19,h11-19頻率響應函數圖26 第六弦時張力為100N h19-19,h11-19頻率響應函數

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