渦輪葉片鍛造之模具最佳化設計

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何維宏(Wei-Hong He) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

渦輪葉片鍛造之模具最佳化設計
(Mold optimization of forging turbine blade)

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摘要(中)

本文目的在利用MARC有限元素軟體，分析NACA 7415渦輪葉片鍛造加工之模具最佳化問題，以建立最佳模具外形。
首先，利用Wu[25] 實驗擠鍛成形所得之鍛件擠伸高度、凸緣直徑及成形負荷與MARC有限元素解比較，藉以驗證MARC分析鍛造加工問題的可靠性與妥適性。
再者，應用MARC有限元素分析軟體，結合最佳化軟體IMSL，以建立分析葉片鍛造加工問題之最佳化系統，以建立最佳化模具參數。基於不同目標函數及不同摩擦條件下，所獲得的最佳化解亦一併於本文中討論，包含鍛造葉片之誤差及材料應力分佈情形。

摘要(英)

This article uses the finite element software MARC to analysis the optimization of NACA7415 turbine blade in forging process. In order to establish the best mold shape.
First, this article proves the trusty of the experiment[15] and the finite element results in axial-symmetry close-die forging process by using MARC analysis.
As well , we union the finite element software MARC and optimal math library IMSL to establish an optimal system of MARC to analyze the problem of blade in forging process. By setting different factors of goal function and friction, we will discuss the optimal results, include error of forging blade and stress distribution of material.

關鍵字(中)

★ 渦輪葉片
★ 精密鍛造
★ 最佳化

關鍵字(英)

★ optimization
★ turbune blade
★ precision forging

論文目次

摘要 Ⅰ
目錄 Ⅱ
圖表說明 Ⅴ
符號說明 Ⅶ
第一章緒論
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 4
1-3 研究動機與目的 9
第二章基本理論
2-1 Update Lagrangian Formulation（ULF）理論 12
2-2 有限元素法基本概念 13
2-2-1 有限元素求解程序 14
2-2-2 MARC介面功能簡介 16
2-3 MARC前處理系統定義 17
2-3-1 材料性質定義模式 17
2-3-2 MARC接觸問題的處理 19
2-3-3 網格重新劃分與自適應技術 21
2-3-4 摩擦效應定義 22
2-4 MARC分析求解技術定義 23
2-4-1 參考座標系統 23
2-4-2 非線性代數方程組疊代求解方法 24
2-4-3 收斂性判斷依據(Convergence Testing) 25
2-4-4 元素技術 27
2-5 最佳化設計基本定義 28
2-5-1 設計變數 28
2-5-2 目標函數 28
2-5-3 限制條件 29
第三章葉片鍛造之最佳化設定
3-1 MARC應用分析 31
3-1-1 軸對稱擠鍛成形實驗條件 31
3-1-2 有限元素環境設定 31
3-2 最佳化設定 33
3-2-1 基本假設 34
3-2-2 葉片鍛造加工之有限元素環境設定 35
3-2-3 最佳化設計方法 38
第四章結果與討論
4-1 軸對稱擠鍛成形實驗驗證結果 41
4-1-1 鍛件擠伸高度及凸緣直徑 41
4-1-2 擠鍛成形負荷 42
4-2 葉片鍛造最佳化誤差分析 42
4-2-1 葉片鍛造誤差分析 43
4-2-2 葉片鍛造成形力量分析 46
4-2-3 摩擦條件對葉片鍛造成形力量的影響 47
4-2-4 葉片鍛造之鍛件等效應力及等效應變 48
第五章結論與建議
5-1 結論 49
5-2 建議 50
參考文獻 52
附錄一 78
附錄二 88
附錄三 90
附錄四 92
附錄五 94

參考文獻

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指導教授

葉維磬(Wei-Qing Yeh)

審核日期

2006-7-13

推文