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系統識別號 U0026-0812200915040588
論文名稱(中文) 道路護欄之有限元素分析與設計
論文名稱(英文) Finite Element Analysis and Design of Road Rails
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程科學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Engineering Science
學年度 97
學期 1
出版年 98
研究生(中文) 劉嘉欣
研究生(英文) Chia-shin Liu
電子信箱 n9694139@mail.ncku.edu.tw
學號 n9694139
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 74頁
口試委員 指導教授-潘文峰
口試委員-徐建民
口試委員-李國龍
中文關鍵字 有限元素分析法  田口式品質工程分析  道路護欄 
英文關鍵字 Finite Element Method  Road Rails  Taguchi methodology 
學科別分類
中文摘要 由於國民所得之提升,使得國人有能力負擔各式車輛以作為上班或休閒代步之用。政府為確保民眾生命安全與財產安全,無不重視交通安全,希望能夠藉由良好完善之管理,降低各種交通工具之肇事率。在一般道路上,為了保護行車,通常可見到道路護欄設置於道路中央或兩側,因此如何設計出一個安全的道路護欄,是交通建設一個極為重要的課題。
本文運用3D 繪圖軟體Pro/Engineer 建立道路護欄之分析模式及其立體圖。進而將分析模式轉至有限元素分析軟體ANSYS上,並進行元素的切割及建立其相關負載條件及邊界條件。接著,再以有限元素ANSYS軟體的分析,求得模型結構的應力及變形狀況。最後,根據運算的結果進行田口式品質工程方法分析,以求得最適當相關參數組合,進而設計出安全且最佳化的道路護欄。
英文摘要 Due to the increase of GDP (Gross Domestic Product), people in our country are capable of affording various kinds of transportations for going on duty or recreation. For protecting the security of people’s lives and wealth, the government pays full attention on the safety of traffic. By means of good management, the occurrence of accidents can be reduced. The road rails are always set up in the middle or on the both sides of the road for protecting the transportations. Therefore, how to design safe road rails is becoming a very important subject for transportation construction.
In this thesis, the 3D drafting software Pro/Engineers is used to set up the analysis model and solid graphic for road rails. The analysis model is transferred to finite element software ANSYS and proceed the element cut and the construction of the loading and boundary conditions. Next, from the analysis of finite element software ANSYS, the stress and deformation of the model can be obtained. Finally, according to the calculated result, we proceed to use the “Taguchi” methods for the following analysis. The most proper combination of the related parameters is determined and the safe and optimal road rails are designed.
論文目次 摘 要 ------------------------------------------------Ⅰ

Abstract ------------------------------------------------Ⅱ
致 謝 ------------------------------------------------Ⅲ
目 錄 ------------------------------------------------IV
表 目 錄 -----------------------------------------------VII
圖 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 文獻回顧-------------------------------------3
1-4 研究流程-------------------------------------5
第二章 理論基礎-----------------------------------------7
2-1 塑性理論基礎---------------------------------7
2-2 ANSYS介紹----------------------------------10
2-3 ANSYS 有限元素軟體架構---------------------12
2-3-1 前處理(Preprocessor)模組-------------12
2-3-2 分析計算(solution)模組---------------14
2-3-3 後處理器(Postprocessor)模組----------15
2-4 有限元素分析法------------------------------16
2-5 Pro/E 之簡介-------------------------------19
2-5-1 Pro/E 的發展-------------------------19
2-5-2 Pro/E 與同步工程---------------------19
2-5-3 Pro/E 之特性-------------------------21
2-6 田口方法簡介--------------------------------22
2-6-1 田口式方法之概念---------------------23
2-6-2 直交表(Orthogonal Array)-------------23
2-6-3 信號雜音比(Signal to Noise Ratio)----24
第三章 道路護欄模型之建立與分析------------------------29
3-1 模型建立與基本條件的假設--------------------29
3-1-1 建構於模型上之基本假設--------------------29
3-1-2 防護護欄的基本構造------------------------30
3-2 道路護欄之有限元素分析----------------------30
3-2-1 元素條件的選擇----------------------------31
3-2-2 材料之相關參數設定------------------------31
3-2-3 網格分割----------------------------------32
3-3 邊界條件及負載模式--------------------------32
3-3-1 邊界條件----------------------------------32
3-3-2 負載模式-------------------------------33
3-4 求解分析過程--------------------------------33
3-5 分析結果------------------------------------34
第四章 田口式品質工程分析------------------------------58
4-1 田口方法實驗設計----------------------------58
4-2 實驗結果與資料分析--------------------------60
第五章 結論--------------------------------------------70
參考文獻 ------------------------------------------------72
自 述 ------------------------------------------------74

表3-1 道路護欄模型之最大位移量------------------------35
表3-2 道路護欄模型之最大應力值------------------------35
表4-1 控制因子及其水準表------------------------------62
表4-2 直交表------------------------------------------62
表4-3 實驗結果----------------------------------------63
表4-4 S/N比反應表-------------------------------------63

圖2-1 應力應變圖--------------------------------------26
圖2-2 雙線性動態硬化模式說明圖------------------------26
圖2-3 多線性等向性硬化圖------------------------------27
圖2-4 複線性等向硬化枝表示方式------------------------27
圖2-5 CAE電腦分析軟體的處理流程圖---------------------28
圖3-1 道路護欄模型一之立體圖與尺寸圖------------------37
圖3-2 道路護欄模型二之立體圖與尺寸圖------------------39
圖3-3 道路護欄模型三之立體圖與尺寸圖------------------41
圖3-4 道路護欄模型四之立體圖與尺寸圖------------------43
圖3-5 道路護欄模型五之立體圖與尺寸圖------------------45
圖3-6 三維結構元素:Solid 45--------------------------46
圖3-7 道路護欄模型一之網格分佈圖----------------------46
圖3-8 道路護欄模型二之網格分佈圖----------------------47
圖3-9 道路護欄模型三之網格分佈圖----------------------47
圖3-10 道路護欄模型四之網格分佈圖----------------------48
圖3-11 道路護欄模型五之網格分佈圖----------------------48
圖3-12 道路護欄模型一之負載及邊界條件設定圖------------49
圖3-13 道路護欄模型二之負載及邊界條件設定圖------------49
圖3-14 道路護欄模型三之負載及邊界條件設定圖------------50
圖3-15 道路護欄模型四之負載及邊界條件設定圖------------50
圖3-16 道路護欄模型五之負載及邊界條件設定圖------------51
圖3-17 分析過程----------------------------------------52
圖3-18 道路護欄模型一之位移分佈圖與應力分佈圖----------53
圖3-19 道路護欄模型二之位移分佈圖與應力分佈圖----------54
圖3-20 道路護欄模型三之位移分佈圖與應力分佈圖----------55
圖3-21 道路護欄模型四之位移分佈圖與應力分佈圖----------56
圖3-22 道路護欄模型五之位移分佈圖與應力分佈圖----------57
圖4-1 水準二所選用之各因子尺寸示意圖------------------65
圖4-2 第二組之等效應力分佈圖--------------------------66
圖4-3 第三組之等效應力分佈圖--------------------------66
圖4-4 第四組之等效應力分佈圖--------------------------67
圖4-5 S/N比反應圖-------------------------------------67
圖4-6 最佳參數設計模型之等效應力分佈圖----------------68
圖4-7 最佳參數設計模型之立體圖------------------------69
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[21] http://www.ntut.edu.tw/~s8440307/cad/PRO_E/PRO-E.htm。
[22] 李輝煌, “田口方法品質設計的原理與實務”,高立圖書, 2000.。
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2012-01-07起公開。
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