新型輪椅座墊之設計與有限元分析

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姓名

林家賢(Jian-Xian Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

新型輪椅座墊之設計與有限元分析

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摘要(中)

新設計座墊由361個可調整圓柱組成其直徑為1.5cm,間距2cm，柱高可隨個人臀部輪廓調整。除了以有限元分析其結構應力及設計之合理性外並與市售五種座墊以實驗方式相互比較，藉以瞭解座墊分散應力效果，並以實驗數據驗證有限元模擬分析的合理性。有限元模型含臀部骨骼、軟組織以及座墊軟墊及支撐圓柱，臀部與座墊之間以接觸元素分離，使用ABAQUS 有限元分析軟体採幾何非線性模式分析。在骨骼上方施以11.171mm位移，共17431個節點與8730個元素。
實驗結果顯示沒有坐墊時最大壓力在坐骨區約80Kpa，測試的座墊可有效降低壓力在15~22KPa，在大腿的壓力6~12KPa。其中本研究設計座墊應力分散效果為最佳臀部約15Kpa，大腿約11Kpa。本研究設計的可調式椅墊能均佈臀部及腿部壓力，最大壓力值約16.1Kpa。有限元素模擬結果，臀部軟組織的應力分佈相當均勻，平均接觸壓力值約為13.1∼16.5KPa之間與實驗值相當，顯示分析的可靠性及其為具競爭力的座墊設計。實驗結果亦發現越胖的人接觸面積越大，應力分佈也會較均勻，而且臀部輪廓高低差異也比較瘦的平緩。

關鍵字(中)

★ 有限元素法
★ 輪椅
★ 座墊
★ 接觸應力

關鍵字(英)

論文目次

中文摘要…………………………………….……………….Ⅰ
英文摘要…………………………………..……………….Ⅱ
目錄……………………………………….………………..Ⅲ
圖目錄……………………………………….……………..Ⅴ
表目錄……………………………………….……………..Ⅶ
第一章緣由與目的…………………………………………1
第二章文獻回顧……………………………………………3
2-1 座墊的選取與發展現況…..………………..3
2-1-1 輪椅座墊的功能………..………………3
2-1-2 選取輪椅座墊的條件……………………4
2-1-3 座墊的發展現況…………………………6
2-2相關研究與專利………………………………10
第三章研究方法…………………………………………..15
3-1新型椅墊研發………………………………..15
3-1-1 設計理念………………………………..15
3-1-2 圓柱間距與尺寸大小………………….16
3-1-3 實體製作…………………………………18
3-2 座墊與臀部間接觸壓力實驗………………19
3-2-1 量測儀器…………………………………19
3-2-2 測試座墊…………………………………20
3-2-3 實驗過程…………………………………20
3-3 臀部曲線的量測……………………………..21
3-4 有限元素模型與分析……………………….22
第四章結果與討論………………………………………..28
4-1 臀部曲線量測………………………………..28
4-2 臀部與座墊接觸壓力之實驗結果…………33
4-3 整體座墊與臀部的模擬分析………………38
4-4 有限元分析與實驗的驗證…………………43
第五章結論…………………………………………………46
參考文獻……………………………………………………..48
附錄

參考文獻

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指導教授

鄔蜀威(Shu-Wei Wu)

審核日期

2000-7-19

推文