敏感度在車體結構上的應用

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姓名

陳尚麟(Chain-Lin Cheng ) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程研究所

論文名稱

敏感度在車體結構上的應用

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摘要(中)

以台鐵火車的餐車車廂為模型，對其進行結構應力分析，為與實驗配合，首先須作敏感度分析，乃是就其物體的結構對於受到數個不同的外力，分析其應變的靈敏程度；以此分析，可以決定實驗時，應變規所黏貼的位置，以讓實驗所測得的應變，更為精確。以 MSC / NASTRAN 軟體進行有限元素分析，所有車體構成的元素，均是經由其設計圖，由電腦直接計算其特性參數，因此能完全呈現車體的本來特性，其內容包括在不同的荷重狀態下，所產生的應力、應變以及位移，也更進一步探討此一結構在疲勞方面設計的安全性以及銲點的疲勞壽命分析；因此一結構體呈現不對稱性，故在分析時，採用全模組，在對於整體車廂的結構特性分佈狀態，更為精細。加上敏感度的分析，可以讓設計者以更精確的量測實驗和分析作比對，以做為設計上改進的考量，讓車體的安全度更為提高，分析結果可以提供設計者一個很好的參考。

關鍵字(中)

★ 敏感度

關鍵字(英)

論文目次

總目錄
摘要i
誌謝ii
總目錄iii
圖目錄v
表目錄………………………………………………………………….viii
壹、前言1
1.1 研究動機2
1.2 研究範疇3
貳、文獻回顧5
參、理論說明8
3.1有限元素分析之理論8
3.1.1有限元素求解步驟8
3.1.2 分析方法14
3.1.3 模態疊加法19
3.2 疲勞壽命分析之理論26
3-2-1 應力-壽命曲線26
3-2-2 平均應力的影響28
3.3 敏感度分析31
3.3.1最小方根逼近法33
3.3.2應變量測位置的最適化35
3-4點銲應力-壽命法39
肆、分析方法及步驟42
4.1車廂結構之特性42
4.2 分析項目44
4.3 結構應力分析方法52
伍、結果與討論57
5.1 水平衝擊負荷57
5.2 垂直安全荷重58
5.3 疲勞安全分析60
5.4 振動分析61
5.5 銲點疲勞分析62
5.6 敏感度分析63
陸、結論65
參考文獻67
圖目錄
圖1 疲勞壽命評估流程.72
圖2 典型S-N曲線.73
圖3 Se/Su-N 之應力-壽命曲線.73
圖4 平均應力對疲勞強度之影響.74
圖5 Master Diagram.74
圖6 點銲應力壽命曲線75
圖7 點銲結構公稱應力定義75
圖8 點銲鋼板旋轉參數定義75
圖9車廂結構圖76
圖10 車廂之車頂圖77
圖11車廂底座結構體圖78
圖12車廂之側牆圖(一)79
圖13車廂之側牆圖(二)80
圖14 車廂之端牆圖81
圖15 車廂底座加強梁結構圖82
圖16 衝擊之拘束條件83
圖17垂直負荷之拘束條件84
圖18敏感度分析之受力初始狀態85
圖19敏感度分析之受力示圖(一)86
圖20敏感度分析之受力示圖(二)87
圖21敏感度分析之受力示圖(三)88
圖22敏感度分析之受力示圖(四)89
圖23敏感度分析之受力示圖(五)90
圖24敏感度分析之受力示圖(六)91
圖25車廂受衝擊力之位移(一)92
圖26車廂受衝擊力之位移(二)93
圖27車體受衝擊之底盤位移示圖94
圖28廂受衝擊之應力示圖95
圖29廂受衝擊之應變示圖96
圖30受垂直荷重的位移(一)97
圖31受垂直荷重的位移(二)98
圖32底部的側樑撓度99
圖33受垂直荷重之應力分佈圖100
圖34受垂直荷重力的應變圖101
圖35受力在1G狀況下的分佈應力分佈圖102
圖36受力在1.15G狀況下的分佈應力分佈圖103
圖37SUS301L-HT材料性質疲勞測試Goodman圖104
圖38分析安全示意圖105
圖39廂受力的頻率響應位移-頻率圖106
圖40受動態力下元素1304的應力歷程107
圖41敏感度位置統計圖108

參考文獻

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39.U. S., ”Department of Defense”, MIL-HBDK-5.

指導教授

董基良(Ji-Liang Doong)

審核日期

2001-7-16

推文