自行车之梁结构应力分析课件

振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系1軸上負載間距之最佳化分析-陳裕彬問題描述一軸如圖1。馬達所帶動之齒輪P，與齒輪A連接，將動力傳達到軸上，而軸上有一小齒輪C與齒輪Q連接，進而將動力傳Q齒輪，而Q齒輪則將動力作用在升降梯上。其中，軸是逆時針旋轉，而在A與C齒輪中間有一軸承B，還有一個軸承D則在C齒輪的右邊。B及D為軸承圖1振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系2軸上負載間距之最佳化分析(續)問題定義圖2 數學模型圖3 理念有限元素模型振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系3軸上負載間距之最佳化分析(續)圖4 位移變形圖振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系4軸上負載間距之最佳化分析(續)表1 各間距所產生之應力值振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系5軸上負載間距之最佳化分析(續)圖5 應力分布圖圖6 間距順序分佈圖表2 各間距所產生之相同應力值振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系6CAD/CAE於連桿設計之分析整合-游奇斌問題描述分析一能在6000rpm產生20hp單汽缸引擎連桿元件厚度W=25mm,H=25mm,t=10mm,L=200mm,R1=50mm,R2=30mm,如圖(1),負荷作用於連接汽缸R2圓環上。圖1 數學模型圖 連桿材料性質連桿材料性質Ultimate Strength90MPaYield Strength48MPaEndurance of strength55MPaPoisson ratio0.3Denstity2635kg/m3Modulus of elasticity63GPaWeight4.8N表1 連桿材料性質表振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系7CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續)理論分析圖2 單汽缸引擎自由物體圖振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系8CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續)圖3 有限元素模型圖振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系9CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續)圖4 未收斂Sx應力分佈圖圖5 已收斂Sx應力圖未收斂(kPa)已收斂(kPa)最大壓應力394.6502.3最大拉應力31.4935.85表3 收斂解振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系10CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續)圖6 結構變形圖圖7 Ux變形圖圖8 Uy變形圖圖9 Sx應力分佈圖圖10 S1應力分佈圖圖11 Seqv應力分佈圖振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系11CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續)應力連桿應力 Pa容許應力 Pa靜力破壞安全系數Sx-5023024.8E7-95.56S1505154.8E7950.2Seqv5888304.8E781.51表4 連桿靜力破壞分析表振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系12CAD/CAE於連桿設計之分析整合(續)Seqv應力(Pa)重量(N)厚度(mm)靜力破壞安全系數原始5888304.82581.51重新設計8133822.881559.01圖12 連桿重新設計應力分佈圖表5 連桿重新設計表振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系13HOWE與FINK屋頂木桁架結構之分析-黃培欣問題定義木桁架依組裝類型有豪威式（HOWE）、芬克式（FINK），材料為台灣杉。屋頂木桁架跨距均為5 m，楊氏係數E台灣杉為1049107（N/m2）、蒲松比V為0.38、容許應力為785104（N/m2），集中力F=196105（N/m2）、桿件方形截面積均為0.038 m0.089 m。圖1 HOWE屋頂木桁架圖2 FINK屋頂木桁架振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系14HOWE與FINK屋頂木桁架結構之分析(續)有限元素分析圖3 HOWE屋頂木桁架理念有限元素模型 圖4 FINK屋頂木桁架理念有限元素模型 振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系15HOWE與FINK屋頂木桁架結構之分析(續)表1 HOWE屋頂木桁架各節點位移及角位移 圖5 HOWE屋頂木桁架變形圖 振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系16HOWE與FINK屋頂木桁架結構之分析(續)表2 FINK屋頂木桁架各節點位移及角位移圖6 FINK屋頂木桁架變形圖振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系17HOWE與FINK屋頂木桁架結構之分析(續)表3 HOWE屋頂木桁架各節點反力表4 FINK屋頂木桁架各節點反力 表5 HOWE與FINK屋頂木桁架節點反力比較表振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系18不同有限元素模型於拱結構之探討-徐惠君問題定義拱之兩端為鉸接，拱樑之尺寸為R（內徑）=651，R1（樑深）=40，D（樑寬）=14，彈性係數為80103kgf/2，蒲松比為0.4，本文以有限元素軟體分析，以拱樑受均佈載重P=4.33kgf/2 拱樑受3集中載重F=1300 Kgf分析之問題為厚樑問題，因為 t/L=14/922，t/b=14/30。圖1 人行拱橋立面與側視圖圖2 數學模型圖 振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系19不同有限元素模型於拱結構之探討(續)（A）3點集中載重（B）均佈載重 圖3 不同載重示意圖振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系20不同有限元素模型於拱結構之探討(續)Model AModel AModel BModel BModel CModel CModel DModel D拱結構中間位置之兩外側限制Z方向之位移示意圖 振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系21不同有限元素模型於拱結構之探討(續)3點集中載重 平面元素平面元素立體元素立體元素位移MAX=2.472 位移MAX=2.179 振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系22不同有限元素模型於拱結構之探討(續)X軸軸應力 Y Y方向位移方向位移 X軸軸應力 Y Y方向位移方向位移 MAX=0.0059MAX=69.446 kgf/2MAX=0.0059MAX=79.722 kgf/2振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系23不同有限元素模型於拱結構之探討(續)最大主應力 最大主應力 麥西斯應力麥西斯應力 MAX=133.844MAX=96.462 kgf/2MAX=118.12 MAX=96.442 kgf/2麥西斯應力麥西斯應力振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系24不同有限元素模型於拱結構之探討(續)均佈載重平面元素平面元素立體元素立體元素位移MAX=0.0216 位移MAX=5.453 振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系25不同有限元素模型於拱結構之探討(續)Y Y方向位移方向位移 X軸軸應力 MAX=0.0154 MAX=216.64 kgf/2Y Y方向位移方向位移 MAX=0.54210-4 MAX=0.6657 kgf/2X軸軸應力 振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系26不同有限元素模型於拱結構之探討(續)最大主應力 麥西斯應力麥西斯應力 MAX=1.301 MAX=0.9198 kgf/2最大主應力 MAX=326.515 MAX=264.368 kgf/2麥西斯應力麥西斯應力振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系27不同有限元素模型於拱結構之探討(續)Y Y方向位移方向位移 X軸軸應力 三點MAX=0.0059三點MAX=79.722 kgf/2均佈MAX=0.0154 均佈MAX=216.64 kgf/2X軸軸應力 Y Y方向位移方向位移 振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系28不同有限元素模型於拱結構之探討(續)最大主應力 三點MAX=118.12 三點MAX=96.44 kgf/2均佈MAX=326.515 均佈MAX=264.368 kgf/2麥西斯應力麥西斯應力最大主應力 麥西斯應力麥西斯應力振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系29L型板手之應力分析-王峻易、林裕翔分析目標 利用有限元素分析此板手之應力集中情況、應力分佈、位移變形狀況及最大變形破壞分析圖1 L型板手振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系30L型板手之應力分析(續)圖2 有限元素模型振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系31L型板手之應力分析(續)圖3 Sx圖4 Sy圖5 Sz振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系32L型板手之應力分析(續)圖6 Sxy圖7 Syz圖8 Sxz振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系33L型板手之應力分析(續)圖11 S3圖9 S1圖10 S2圖12 Seqv振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系34L型板手之應力分析(續)表1 位移(m)UxUyUzNODE59460435720VALUE 0.40307-0.28580E-01 0.25547E-01 表2 應力(pa)SxSySzSxySyzSxzS1S2S3SeqvNODE5542040 2040 5542409 2090 2399 20402040925MIN VALUE-46318-22198-46783-11744-18137-15255-14970-22296-545100.17454E-03 NODE 2408 2408 2408 5822 2420 2414 2408 2408 2408 2055 MAX VALUE 23228 22033 481377646.41690414539 54822 22659 15918 43203振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系35L型板手之應力分析(續)圖13 受力端破壞曲線圖14 固定端破壞曲線振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系36C型夾持器分析-黃建量、陳啟軒問題定義探討C型夾持器如圖1施加10kN後，產生變形和產生破壞之產生位置，而當產生破壞時改變其截面積形狀是否能降低應力。圖1 C型夾圖2 C型夾實際狀況振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系37C型夾持器分析(續)圖3 I型截面模型圖圖4 方型截面模型圖圖5 T型截面模型圖圖6 截面積形狀模型圖 振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系38C型夾持器分析(續)圖7 數學模型圖 圖8 I形截面有限元素模型圖9 方形截面有線元素模型 圖10 T形截面有線元素模型 振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系39C型夾持器分析(續)數 值 形 狀最大應力()solid95I型X方向應力343189Y方向應力299884最大主應力443128EQV應力493789方型X方向應力346150Y方向應力298659最大主應力413368EQV應力393625T型X方向應力447597Y方向應力298659最大主應力548508EQV應力579185表1 應力表 振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系40C型夾持器分析(續)動畫1 I形截面動畫2 方形截面動畫3 T形截面Seqv動畫圖振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系41C型夾持器分析(續)圖11 疲勞破壞判斷圖 固德曼公式：振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系42吉他弦之振動分析-劉暉翊、蘇集銘問題定義分析吉他弦在受一外力所產生的振動頻率，針對吉他弦考慮在兩端的位移限制，及應變和弦徑不相同的情況下，而產生不一樣的張力。弦徑(in)第一弦(D1)0.009第二弦(D2)0.011第三弦(D3)0.016第四弦(D4)0.024第五弦(D5)0.032第六弦(D6)0.042取第一弦和第六弦做分析。表1 吉他弦之弦徑振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系43吉他弦之振動分析(續)圖1 mode1圖2 mode2圖3 mode3圖4 mode4圖5 model5模態分析：在第一弦時張力為100N。振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系44吉他弦之振動分析(續)模態分析：在第一弦時張力為500N。圖6 mode 1圖7 mode 2圖8 mode 3 圖9 mode 4圖10 mode 5振動與噪音研究室國立屏東科技大學機械工程系45吉他弦之振動分析(續