輕合金輪圈疲勞測試與分析

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羅翔隆(Hsiang-Lung Lo) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

輕合金輪圈疲勞測試與分析

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摘要(中)

由於科技的進步使得輪圈這項產品也不斷地被嘗試輕量化以獲得更好的效能及燃料的使用，使得輪圈材料從鋼鐵材料轉變為鋁合金甚至到鎂合金。但隨著材料的進化，輪圈的設計製造技術提昇卻並沒有與材料改變的速度那麼快，導致輪圈業者在從事輪圈的開發時，即遭遇到無法通過測試規範的情況，這對輪圈業者輕則延遲開發，重則造成生意的的損失。
而本文旨在對四種鎂合金與鋁合金壓鑄機車輪圈進行研究，採用迴轉彎曲疲勞測試來判定此四種輪圈的結構強度是否足夠，並使用商用有限元素法軟體ANSYS進行分析，以協助對輪圈應力變化的了解。此外對於未能通過測試的輪圈進行分析，以對輪圈的疲勞現象能夠深入了解，並協助業者了解疲勞破壞，以提供輪圈設計改良使用。

關鍵字(中)

★ 輪圈
★ 迴轉彎曲疲勞測試

關鍵字(英)

論文目次

目錄
摘要 I
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 2
1.3基本概念與文獻回顧 2
1.3.1輕合金 2
1.3.2輪圈的發展與面臨的問題 3
1.3.3輪圈輕量化的目的 3
1.3.4輪圈材料的進化 4
1.3.5輪圈製造方法[2-3] 6
1.3.6材料疲勞與疲勞原理簡介[4] 8
1.3.7結構的疲勞破壞與分析 11
1.3.8有限元素法於輪圈疲勞的相關文獻 13
第二章實驗方法與步驟 18
2.1實驗介紹 18
2.1.1迴轉彎曲疲勞測試[13] 18
2.1.2實驗條件 18
2.1.3實驗設備 19
2.1.4輪圈的前處理 20
2.1.5液體滲透檢測 20
2.1.6實驗步驟 21
2.2測試所使用的輪圈 22
2.2.1輪圈材料性質 23
2.3 ANSYS分析 23
2.3.1 ANSYS簡介[15] 23
2.3.2分析假設 24
2.3.3 ANSYS分析流程 24
2.3.4分析邊界條件與元素大小設定 25
第三章研究與討論 35
3.1迴轉彎曲疲勞測試後的結果 35
3.1.1輪圈A與輪圈B的比較 35
3.1.2輪圈C與輪圈D的比較 39
3.1.3輪圈A與輪圈C的比較 39
3.1.4輪圈B與輪圈D的比較 40
3.1.5輪圈設計所需面對其他的問題 40
3.2輪圈的有限元素法軟體應力分析 41
3.2.1 ANSYS分析驗證 42
3.2.2 ANSYS分析結果 42
第四章結論 74
第五章參考文獻 75

參考文獻

1. 葉哲政，“車輛工業採用鎂合金輪圈之現況分析”，金屬工業研究發展中心，產業評析報告，2003，p1-4.
2. 劉文海，“我國鋁與鎂合金市場及產品發展動向” 金屬工業研究發展中心，輕金屬創新趨勢與應用研討會，2004.
3. Mikell P. Groover, “Fundamentals of Modern Manufacturing”, WILEY, Second Edition, 2002.
4. J. Schihve, “Fatigue of structures and materials in the 20th century and the state of the art”, International Journal of fatigue, vol 25, 2003, p679-702.
5. Fuch, H. O., “Metal Fatigue in Engineering”John-Wiley & Sons Inc., 1980.
6. Ohchida, H., “Analysis of Service Failures of Hitachi Products (1970-1975)”, Hitachi Company Report, 1979.
7. Schaffer ,Saxea, Antolovich , Sanders , and Warner,“材料科學導論(機械材料)”，滄海書局，民國87年.
8. 王勗成，邵敏“有限元素法-基本原理與數值方法”亞東書局，民國79年.
9. Karandikar H.M., and Fuchs W., “Fatigue life prediction for wheel by simulation of the rotating bending test”SAE Transactions, vol. 99, p180-190.
10. Kaumle F., Schnell R.“Entwicklungszeit von Leichtmetallradem verkurzen”, Materialpruefung/Materials Testing, vol. 40, 1998, p394-398.
11. U. Kocabicak and M. Firat,“Numerical analysis of wheel cornering fatigue tests”Engineering Failure Analysis, vol. 8, 2001, p339-354.
12. Yeh-Liang Hsu and Ming-Sho Hsu, “Weight reduction of aluminum disc wheels under fatigue constraints using a sequential neural network approximation method”, Computer in Industry, vol. 46, 2001, p167-179.
13. Standard Council of JSAE, “JASO T 203-85 Light Alloy Wheels for Motorcycles”, The Society of Automotive Engineers of Japan, inc, 1985, p3-11.
14. MatWeb, http://www.matweb.com.
15. 康淵、陳信吉，“ANSYS入門”全華科技圖書股份有限公司，2003.
16. Shaoyong Xu, Hanxue Cao, Siyuan Long, Xiaoan Chen, Zhen Liu, and Zhonghe Zhang, “Materials Substitution for Scientific Use of Mg Castings on Motorbikes”, Materials science Forum Vols. 489-489,June 2005, p873-876.

指導教授

李雄(Shyong Li)

審核日期

2005-7-11

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