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2002碩士班暨碩士在職專班 有限元素分析 課程研習報告

2002碩士班暨碩士在職專班 有限元素分析 課程研習報告. 國立屏東科技大學 機械工程系暨研究所 TEL: (08)770-3202 轉7017 FAX: (08)774-0142 E-mail: wangbt@mail.npust.edu.tw www: http://www.me.npust.edu.tw www: http://140.127.6.133/teacher/index.htm. 指導教授：王栢村 教授. 一碳鋼製貯槽如下圖所示， ， ，

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  1. 2002碩士班暨碩士在職專班有限元素分析課程研習報告2002碩士班暨碩士在職專班有限元素分析課程研習報告 國立屏東科技大學 機械工程系暨研究所 TEL: (08)770-3202轉7017 FAX: (08)774-0142 E-mail: wangbt@mail.npust.edu.tw www: http://www.me.npust.edu.tw www: http://140.127.6.133/teacher/index.htm 指導教授：王栢村 教授

  2. 一碳鋼製貯槽如下圖所示， ， ， ，貯槽壁厚為 ，由進氣口通入之 高溫氣體 外部溫度為 ， 熱傳導係數為 空氣自由對流之熱 對流係數為 ，假設材料本身無熱 產生，求解其壁面溫度。 高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福 碳鋼製貯槽示意圖

  3. 有興趣 邊界 高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福 ANSYS有限元素模型 一維熱傳導元素及一維熱對流元素 理念有限元素模型

  4. 高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福 平面熱傳元素: 理念有限元素模型 ANSYS有限元素模型

  5. 高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福 立體熱傳元素 理念有限元素模型 ANSYS有限元素模型

  6. 高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福 平面熱傳元素溫度分佈圖 平面熱傳元素熱通量分佈圖 立體熱傳元素溫度分佈圖

  7. 990.772 991.033 高溫貯槽壁面溫度之有限元素分析-羅萬福 立體熱傳元素熱通量分佈圖 平面熱傳元素溫度與位置關係圖 立體熱傳元素溫度與位置關係圖

  8. 附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 問題描述： 如下左圖，為一碳鋼圓形通道，通道內徑為50mm，外徑為60mm，外部加裝鰭片，其尺寸如下圖所示，在通道內部通以之蒸氣300°C，外部空氣25°C，k=43 W/m°C，h=10 W/m2K。 分析結果：鰭片表面溫度分佈及熱率 實體模型平面示意圖 實體模型示意圖 理念有限元素模型示意圖

  9. 附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 ANSYS模型： 平面熱傳元素分割與邊界條件 1/4立體熱傳元素分割與邊界條件

  10. 附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 ANSYS模型(續)： 全模型立體熱傳元素分割 全模型立體熱傳邊界條件

  11. 附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 • PLANE55元素分析結果-溫度分佈圖、熱通量圖、熱率圖 溫度分佈圖 熱通量圖 熱率圖

  12. 附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 • 1/4模型SOLID87元素分析結果-溫度分佈圖、熱通量圖、熱率圖 溫度分佈圖 熱通量圖 熱率圖

  13. 附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 • 全模型SOLID87元素分析結果-溫度分佈圖、熱通量圖、熱率圖 溫度分佈圖 熱通量圖 熱率圖

  14. 附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 • 最佳化分析 散熱片長度及厚度變化曲線圖 散熱片數目變化曲線圖

  15. 附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 最佳化PLANE55元素分析結果- 溫度分佈圖、熱通量圖、熱率圖 溫度分佈圖 熱通量圖 熱率圖

  16. 附鰭片圓管表面溫度分佈及熱率-陳榮瑜 SOLID87收斂性分析 溫度分佈圖 熱通量分佈圖 熱率分佈圖

  17. 700N 140N 1.5m 0.2m 100N 1m 0.866m 1m 0.66m 1.5m y 1m x 自行車結構應力之有限元素分析-徐大中 • 問題定義： 圖一 、自行車結構圖 圖二 、數學模型

  18. 4 4 2 5 5 1 3 6 6 2 3 7 1 自行車結構應力之有限元素分析-徐大中 • 有限元素模型: 以桁架元素(LINK1)分析中發現，針對自行車結構無法分析，因為元素7與元素6只是兩根桁架相連接(桁架結構至少要有三根桿件連結在一起才可以分析)，造成結構無法平衡，導致結構不穩定，所以桁架元素無法分析。 圖三、有限元素模型

  19. 自行車結構應力之有限元素分析-徐大中 • 樑元素(BEAM3)分析 表一、 桿件之應力值 圖四、位移變形圖

  20. 自行車結構應力之有限元素分析-徐大中 圖五、 各桿件應力圖

  21. 燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • 問題定義與分析目標: 一個長寬個為0.6m，厚度為0.3m的混泥土(k=1.4) 內有一半徑0.16m的燃料棒(k=10)，其單位體積的 生熱量為100,000 (W/m3)。棒內部有2個冷卻孔， 半徑為0.04m，孔內為溫度30，對流係數h=200的 冷卻液，混泥土的四周保持30，前後保持絕熱， 請分析此一問題並求出系統最高溫度為多少，與 其溫度分佈情形。 圖一、實體模型圖

  22. 燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • ANSYS理念有限元素模型 平面熱傳元素理念有限模型 平面熱傳元素有限元素模型

  23. 燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • ANSYS理念有限元素模型(續) 立體熱傳元素理念有限模型 立體熱傳元素有限元素模型

  24. 燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • COSMOS理念有限元素模型 Cosmos/M 2.6 理念有限模型 Cosmos/M 2.6有限元素模型

  25. 燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 平面熱傳元素模擬之溫度分佈圖 立體熱傳元素模擬之溫度分佈圖

  26. 燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • Cosmos/M 2.6分析之溫度分佈圖

  27. 燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • 平面熱傳元素與立體熱傳元素模擬熱量之分佈圖

  28. 燃料棒之溫度場分析-鄭廷訓 • Cosmos/M 2.6分析之熱量分怖圖

  29. 激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 數學模式 • 音圈鎂合金的鑄造件，質量為3kg，結構為一整體之音圈。 • 由線性磁激馬達，利用線圈通電產生電磁性同性相斥異性相吸原理。 • 使音圈產生相吸相斥的線性上下移動。

  30. 激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 有限元素模型 • A、元素型式：線性立體元素（SOLID45）。 • B、模型元素分割：考慮音圈為一體結構，為左右對稱，但為求得實際結構的振動特性，所以使用整體分析。 • C、位移限制條件：考慮為free-free，所以不用設定。 • D、負荷條件：考慮為free-free，無。 有限元素模型

  31. 激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 有限元素之模態振型

  32. 激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 編號 7可看出為左右扭轉 ,編號 8Bending mode 編號 7三視圖 編號 8三視圖

  33. 激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 編號16與編號17 • 相對現象，編號16為左右壓縮，編號17為前後壓縮。 編號16三視圖 編號17三視圖

  34. 激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 編號24與25成對現象 編號24三視圖 編號25三視圖

  35. 激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 編號26與27成對現象，編號26單數肋動，編號27為雙數肋動 編號 27三視圖 編號 28三視圖

  36. 激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • 簡諧響應分析(harmonic response analysis)之比較 • 有限之頻率響應函數(FRF) 之x、y、z等三方向與實驗模態分析互相比對 EMA FEA x方向之響應函數(FRF)

  37. 激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟激振器音圈振動模態參數之有限元素分析-林政湟 • y方向之響應函數(FRF) FEA EMA

  38. 船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 • 問題定義: • 有一走道隔艙板如圖所示，L=2m， h=1.5m，厚度D=0.01m為定義尺寸 ，試探討隔艙板承受： (1)受上下端200N之均佈受力情形。 (2)上端受一向下之負荷1000N時 之均佈受力情形。 (3)艙板受左右兩方之壓迫負荷 1000N時均佈受力情形。 圖一、隔艙板示意圖

  39. 船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 • 有限元素模型 有限元素模型(一) 有限元素模型(一)

  40. 船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 表一、平面元素數據(元素粗細分割之比較)

  41. 船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 表二、 Shell 63與Plane 42元素之比較

  42. 船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 • EQV應力值分布圖 對稱性Plane 42 Plane 42 Shell 63

  43. 船艦隔艙板受力情況探討-葉盈顯 • EQV應力值分布圖（續）

  44. 圖一 單開口板手 單開口板手之有限元素分析-張世蔚 • 問題定義: 一單開口板手(圖一)，板手身長190㎜、50㎜身寬 、厚度t=10㎜，於自由端承受一向正y方向F=700N 之力，此一問題為已知之結構在受靜力負荷時， 導致應力變化及結構變形之型態，故以ANSYS5.5分 析其變化情形。

  45. 鬆開時，視被接觸物為鋼 體，故假設y方向位移為零 集中力F=700N 鎖緊時，視被接觸物為鋼 體，故 假設y方向位移為零 單開口板手之有限元素分析-張世蔚 • 有限元素模型:

  46. 單開口板手之有限元素分析-張世蔚 位移變形值

  47. 單開口板手之有限元素分析-張世蔚 鎖緊時之應力應變值

  48. 單開口板手之有限元素分析-張世蔚 A、Ux（max） • 應力應變圖

  49. 單開口板手之有限元素分析-張世蔚 B、Uy（max）

  50. 單開口板手之有限元素分析-張世蔚 C、Sx（max）

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