等通道彎角擠製之有限元素法及反應曲面法分析

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陳彥麒(Yen-Chi Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

等通道彎角擠製之有限元素法及反應曲面法分析

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摘要(中)

本文透過有限元素軟體Deform-3D進行等通道彎角擠製(ECAE)的模擬分析，探討影響試片變形程度以及變形均勻性的參數及其效應。本文之設計參數包括試片的溫度T、試片與通道間的摩擦因子m、模具通道角度Ø、通道外圓弧角度Ψ以及內側圓弧半徑r。實驗設計採用適合建構二階反應曲面之Box-Behnken 5因子3水準的設計，建立共41組模擬，利用統計軟體Minitab依Deform-3D有限元素軟體分析的結果進行迴歸分析，以建立等通道彎角擠製之平均等效應變及應變均勻度的預測模型，進而探討各因子對平均等效應變及應變均勻度的影響以及最佳的設計參數之水準。本文之模擬結果與實驗結果先行驗證，結果顯示有限元素軟體具有一定的可靠性，再利用這些結果建立平均等效應變及應變均勻度預測方程式，與有限元素模擬的結果進行驗證，其結果顯示預測模型具有相當的準確度。

摘要(英)

An ideal FE model of equal channel angular extrusion is developed under the Deform-3D software and discuss effect of deform and effective strain uniformity are in this study.
The factors in the design include temperature , friction factor , channel angle , outer corner angle and inner corner radius. The experiment adopts 41 groups of analogs with the Box-Behnken design. Use the Minitab software to do the regression analysis and develop the predicted equations. By doing so, it’s excepted using the FEM model and surface response methodology to find the optimum design of the average effective strain and effective strain uniformity.
The simulation results of this paper and the experimental results are verified first. The results show that the finite element software has certain reliability, and average effective strain and strain uniformity prediction equation established with the results of finite element simulations to verify the results show the prediction model with considerable accuracy.

關鍵字(中)

★ 等通道彎角擠製
★ 有限元素分析
★ Box-Behnken

關鍵字(英)

論文目次

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
圖目錄 viii
表目錄 xiii
符號說明 xv
第一章緒論 1
1-1前言 1
1-2文獻回顧 2
1-3研究動機 8
第二章基本理論 10
2-1 等通道彎角擠製(ECAE)製程介紹 10
2-2 有限元素分析基本概念 10
2-3 ECAE模具參數 15
2-4 ECAE有限元素分析範例 17
第三章有限元素法與實驗設計法 18
3-1 有限元素模擬 18
3-1-1 有限元素分析基本理論 18
3-1-2 有限元素法之力學模式及數值分析 19
3-1-3 基本假設 20
3-2 Deform-3D有限元素軟體[19] 21
3-2-1軟體介紹 21
3-2-2 Deform-3D的使用流程 21
3-3模擬參數設定 23
3-3-1 等通道彎角擠製(ECAE)材料性質 23
3-3-2 5052鋁合金鍛粗模擬驗證 24
3-3-3 有限元素網格建構與模擬收斂性探討 27
3-4 實驗設計法[22] 30
3-4-1 反應曲面法 (Response Surface Methodology，RSM) 30
3-4-2迴歸分析基本理論 32
3-4-3模擬實驗因子與水準 35
第四章結果與討論 38
4-1 有限元素模擬驗證 38
4-1-1 ECAE成形力驗證 40
4-1-2材料等效應變與硬度分佈驗證 40
4-2 等通道彎角擠製(ECAE)模擬結果 45
4-2-1 等通道彎角擠製(ECAE)之平均等效應變 45
4-2-2 等通道彎角擠製(ECAE)之應變均勻度 46
4-2-3 等通道彎角擠製(ECAE)取點位置探討 46
4-3 模型建構 66
4-3-1 等通道彎角擠製(ECAE)回歸模型 69
4-3-2 模型檢驗 81
4-4 平均等效應變與應變均勻度最佳化 83
4-4-1 應變均勻度最佳化 83
4-4-2 平均等效應變最佳化 85
4-4-3 ECAE之最佳化分析 88
4-5 品質因子對於品質特性之效應 89
4-5-1 因子對平均等效應變之效應 90
4-5-2 因子對應變均勻度之效應 96
第五章結論與建議 102
5-1 結論 102
5-2 建議 104
參考文獻 105
附錄A 109
附錄B 115
附錄C 117

參考文獻

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指導教授

葉維磬(Wei-Ching Yeh)

審核日期

2017-8-21

推文