2002碩士班暨碩士在職專班有限元素分析課程研習報告

2002碩士班暨碩士在職專班有限元素分析課程研習報告2002碩士班暨碩士在職專班有限元素分析課程研習報告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://www.me.npust.edu.tw www: http://140.127.6.133/teacher/index.htm 指導教授：王栢村教授

一碳鋼製貯槽如下圖所示，， ，，貯槽壁厚為，由進氣口通入之高溫氣體外部溫度為，熱傳導係數為空氣自由對流之熱對流係數為，假設材料本身無熱產生，求解其壁面溫度。高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福碳鋼製貯槽示意圖

有興趣 邊界高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福 ANSYS有限元素模型一維熱傳導元素及一維熱對流元素理念有限元素模型

高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福 平面熱傳元素: 理念有限元素模型 ANSYS有限元素模型

高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福 立體熱傳元素理念有限元素模型 ANSYS有限元素模型

高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福 平面熱傳元素溫度分佈圖平面熱傳元素熱通量分佈圖立體熱傳元素溫度分佈圖

990.772 991.033 高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福立體熱傳元素熱通量分佈圖平面熱傳元素溫度與位置關係圖立體熱傳元素溫度與位置關係圖

附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 問題描述：如下左圖，為一碳鋼圓形通道，通道內徑為50mm，外徑為60mm，外部加裝鰭片，其尺寸如下圖所示，在通道內部通以之蒸氣300°C，外部空氣25°C，k=43 W/m°C，h=10 W/m2K。分析結果：鰭片表面溫度分佈及熱率實體模型平面示意圖實體模型示意圖理念有限元素模型示意圖

附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 ANSYS模型：平面熱傳元素分割與邊界條件 1/4立體熱傳元素分割與邊界條件

附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 ANSYS模型(續)：全模型立體熱傳元素分割全模型立體熱傳邊界條件

附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 • PLANE55元素分析結果-溫度分佈圖、熱通量圖、熱率圖溫度分佈圖熱通量圖熱率圖

附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 • 1/4模型SOLID87元素分析結果-溫度分佈圖、熱通量圖、熱率圖溫度分佈圖熱通量圖熱率圖

附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 • 全模型SOLID87元素分析結果-溫度分佈圖、熱通量圖、熱率圖溫度分佈圖熱通量圖熱率圖

附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 • 最佳化分析散熱片長度及厚度變化曲線圖散熱片數目變化曲線圖

附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 最佳化PLANE55元素分析結果- 溫度分佈圖、熱通量圖、熱率圖溫度分佈圖熱通量圖熱率圖

附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 SOLID87收斂性分析溫度分佈圖熱通量分佈圖熱率分佈圖

700N 140N 1.5m 0.2m 100N 1m 0.866m 1m 0.66m 1.5m y 1m x 自行車結構應力之有限元素分析-徐大中 • 問題定義：圖一、自行車結構圖圖二、數學模型

4 4 2 5 5 1 3 6 6 2 3 7 1 自行車結構應力之有限元素分析-徐大中 • 有限元素模型: 以桁架元素(LINK1)分析中發現，針對自行車結構無法分析，因為元素7與元素6只是兩根桁架相連接(桁架結構至少要有三根桿件連結在一起才可以分析)，造成結構無法平衡，導致結構不穩定，所以桁架元素無法分析。圖三、有限元素模型

自行車結構應力之有限元素分析-徐大中 • 樑元素(BEAM3)分析表一、桿件之應力值圖四、位移變形圖

自行車結構應力之有限元素分析-徐大中 圖五、各桿件應力圖

燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • 問題定義與分析目標: 一個長寬個為0.6m，厚度為0.3m的混泥土(k=1.4) 內有一半徑0.16m的燃料棒(k=10)，其單位體積的生熱量為100,000 (W/m3)。棒內部有2個冷卻孔，半徑為0.04m，孔內為溫度30，對流係數h=200的冷卻液，混泥土的四周保持30，前後保持絕熱，請分析此一問題並求出系統最高溫度為多少，與其溫度分佈情形。圖一、實體模型圖

燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • ANSYS理念有限元素模型平面熱傳元素理念有限模型平面熱傳元素有限元素模型

燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • ANSYS理念有限元素模型(續) 立體熱傳元素理念有限模型立體熱傳元素有限元素模型

燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • COSMOS理念有限元素模型 Cosmos/M 2.6 理念有限模型 Cosmos/M 2.6有限元素模型

燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 平面熱傳元素模擬之溫度分佈圖立體熱傳元素模擬之溫度分佈圖

燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • Cosmos/M 2.6分析之溫度分佈圖

燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • 平面熱傳元素與立體熱傳元素模擬熱量之分佈圖

燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • Cosmos/M 2.6分析之熱量分怖圖

激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 數學模式 • 音圈鎂合金的鑄造件，質量為3kg，結構為一整體之音圈。 • 由線性磁激馬達，利用線圈通電產生電磁性同性相斥異性相吸原理。 • 使音圈產生相吸相斥的線性上下移動。

激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 有限元素模型 • A、元素型式：線性立體元素（SOLID45）。 • B、模型元素分割：考慮音圈為一體結構，為左右對稱，但為求得實際結構的振動特性，所以使用整體分析。 • C、位移限制條件：考慮為free-free，所以不用設定。 • D、負荷條件：考慮為free-free，無。有限元素模型

激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 有限元素之模態振型

激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 編號 7可看出為左右扭轉 ,編號 8Bending mode 編號 7三視圖編號 8三視圖

激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 編號16與編號17 • 相對現象，編號16為左右壓縮，編號17為前後壓縮。編號16三視圖編號17三視圖

激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 編號24與25成對現象編號24三視圖編號25三視圖

激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 編號26與27成對現象，編號26單數肋動，編號27為雙數肋動編號 27三視圖編號 28三視圖

激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 簡諧響應分析(harmonic response analysis)之比較 • 有限之頻率響應函數(FRF) 之x、y、z等三方向與實驗模態分析互相比對 EMA FEA x方向之響應函數(FRF)

激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • y方向之響應函數(FRF) FEA EMA

船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 • 問題定義: • 有一走道隔艙板如圖所示，L=2m， h=1.5m，厚度D=0.01m為定義尺寸，試探討隔艙板承受： (1)受上下端200N之均佈受力情形。 (2)上端受一向下之負荷1000N時之均佈受力情形。 (3)艙板受左右兩方之壓迫負荷 1000N時均佈受力情形。圖一、隔艙板示意圖

船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 • 有限元素模型有限元素模型(一) 有限元素模型(一)

船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 表一、平面元素數據(元素粗細分割之比較)

船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 表二、 Shell 63與Plane 42元素之比較

船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 • EQV應力值分布圖對稱性Plane 42 Plane 42 Shell 63

船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 • EQV應力值分布圖（續）

圖一單開口板手 單開口板手之有限元素分析-張世蔚 • 問題定義: 一單開口板手(圖一)，板手身長190㎜、50㎜身寬、厚度t=10㎜，於自由端承受一向正y方向F=700N 之力，此一問題為已知之結構在受靜力負荷時，導致應力變化及結構變形之型態，故以ANSYS5.5分析其變化情形。

鬆開時，視被接觸物為鋼 體，故假設y方向位移為零集中力F=700N 鎖緊時，視被接觸物為鋼體，故假設y方向位移為零單開口板手之有限元素分析-張世蔚 • 有限元素模型:

單開口板手之有限元素分析-張世蔚 位移變形值

單開口板手之有限元素分析-張世蔚 鎖緊時之應力應變值

單開口板手之有限元素分析-張世蔚 A、Ux（max） • 應力應變圖

單開口板手之有限元素分析-張世蔚 B、Uy（max）

單開口板手之有限元素分析-張世蔚 C、Sx（max）

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