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系統識別號 U0026-0812200915382632
論文名稱(中文) 田口方法應用於小型賽車前保險桿受撞擊之最佳化結構設計
論文名稱(英文) Optimal Frontal Bumper Impact Resistance Design for Go-Kart Utilizing the Taguchi Method
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系專班
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics (on the job class)
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生(中文) 楊志盛
研究生(英文) Chih-Sheng Yang
學號 p4793106
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 101頁
口試委員 指導教授-鄭泗滄
口試委員-蕭樂群
口試委員-江達雲
中文關鍵字 國際汽車聯合會小型賽車委員會  小型賽車  安全  落錘衝擊實驗  電腦輔助工程分析  有限元素分析  複合材料 
英文關鍵字 Drop experiment  Go-kart  CIK/FIA  CAE  composite  Safety  Finite Element Method(FEM) 
學科別分類
中文摘要 小型賽車Go-kart(或稱KARTING),在國際上屬於方程式賽車(CIK/FIA)的一種,專為競賽而設計的純種車輛;Go-kart(小型賽車)起源於美國,原本是由一群農夫在農餘閒暇時將農機設備改裝而成,之後傳至歐洲,由歐洲國家將它加以研發改良,並推廣至世界各地,所以Go-kart在歐洲風行程度甚高於美國、加拿大等國家。此類車輛本身體積不大,車長約為180cm、車寬約為140cm、整車重量大約位在200~230kg,賽車離地面最高約為3cm。
本研究主要是利用電腦輔助工程分析技術並配合田口方法之實驗設計以研討如何運用最短的時間最省的設計成本來找出小型賽車前保險桿之最佳化結構。
本文先以落錘衝擊實驗作一鋁質空心圓管之撞擊實驗,以加速規測得其加速度之歷程;並以高速攝影機拍攝其鋁質空心圓管受撞擊後之變型狀況。再以商用有限元素分析軟體LS-DYNA模擬撞擊計算分析並比較撞擊實驗和數值模擬結果。由動態實驗結果和數值模擬驗證,模擬的部分與實驗結果大致相符。套用數值模擬所驗證結果之電腦輔助工程分析方式;並運用田口方法將可能影響前保險桿安全性的參數特別列出;如前保險桿之長、寬尺寸,橫斷面(cross-section)外形,材質屬性(金屬材料及複合材料);並使其搭配呈現最佳化狀態。
本文試著提供設計者一套整合性的最佳化設計方法;以縮短一般在研發設計階段所需花費的時間及成本;期盼能將其商業化並提供汽車相關產業製造生產之參考依據。
英文摘要 Go-kart (or called KARTING), is the one of the formula cars internationally. For purebred vehicles which designs for the competition. Go-kart (KARTING) origins from US, is originally re-equips by farmers in the agricultural leisure the farm machinery equipment, rear-drive to Europe, researches and develops by the European country it the improvement, and promotes to world, therefore Go-kart is in fashion in Europe more than the US and Canada. This kind of vehicles itself volume is not big, the Go-kart’s length is approximately 180cm, the width is 140cm, the weight probably position in 200~230kg, the vehicle race leaves ground 3cm.
This research mainly coordinates experiment the Taguchi method with the computer assistance project analysis technology to design deliberated how utilizes the design cost which the shortest time most saves to discover in front of the small vehicle race optimization of structure the bumper bar.
This article first does hit experiment an aluminum nature hollow circular pipe by the drop hammer impact experiment, accelerates course of the gauging its acceleration; And photographs its aluminum nature hollow circular pipe after the high-speed camera to hit the aberration condition. Again analyzes and compares the hit experiment and the value analogue result by the commercial limited ultimate analysis software LS-DYNA simulation hit computation. By the dynamic experimental result and the value simulation confirmation, the simulation part and the experimental result tallies approximately. Applies mechanically the value simulation to confirm computer of assistance project analysis way the result; Before and possibly will affect the bumper bar secure parameter using the Taguchi method to list specially; If front bumper bar long, width size, cross section (cross-section) contour, material quality attribute (metal material and compound materials); And causes its matching to present the optimization condition.
This article tries to provide the designer a set of conformability optimization design method; Reduceing generally time and the cost which must spend in the research and development design stage. To expect and provide its commercialization the automobile correlation industry manufacture production’s reference.
論文目次 簽名頁
授權書
全文中文摘要
全文英文摘要
致謝
目錄
圖目錄……………………………………………………………………I
表目錄………………………………………………………………… IV
第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 GO-KART結構及法規簡介 1
1-2-1 Go-kart結構介紹 1
1-2-2 Go-kart之CIK/FIA法規簡介 2
1-3 文獻回顧 3
1-4 研究方法和論文架構 6
1-4-1 研究方法 6
1-4-2 論文架構 6
第二章 理論背景 14
2-1 統御方程式(GOVERNING EQUATIONS) 14
2-2 圓管動態挫屈理論分析 15
2-3 田口方法介紹 18
2-3-1 田口方法簡述 18
2-3-2 田口方法的實施步驟 19
2-3-3要因分析圖之介紹 20
2-3-4直交表(Orthogonal Arrays) 介紹 22
2-3-5品質損失函數 23
第三章 實驗方法與實驗結果分析 30
3-1 實驗設備介紹 30
3-2 實驗試片選定 34
3-3 實驗程序 35
3-4 實驗結果討論 35
第四章 數值模擬方法介紹與實驗結果比較 45
4-1 數值模擬之方法簡介 45
4-2 收歛性分析結果 46
4-3 模擬與實驗驗證比較 47
4-4 結果與討論 47
第五章 田口方法應用於前保桿最佳化之設計 56
5-1 田口方法的實施步驟 56
5-2 GO-KART撞擊數值模擬分析 58
5-2-1 九組設計模組之FEM前保險桿模型 58
5-2-2 有限元素之邊界條件設定 58
5-2-3 九組設計模組之結果討論 59
5-2-3-1 蒙氏應力(von mises stress)比較 59
5-2-3-2變形量(displacement)比較 59
5-2-3-3 能量吸收(Internal Energy)比較 60
5-3 田口方法最佳化結果之討論 61
第六章 結論與未來展望 86
6-1 結論 86
6-2 未來展望 87
參考文獻 97
自述 101
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[26] VOLVO汽車網站http://www.volvocars.com/Pages/default.aspx
[27] 台糖賽車場 TOP-Kart http://www.anjoint.com.tw/kartindex1.htm
[28] U-CAR網站 http://www.u-car.com.tw/
[29] 美國FMVSS 208 法規
[30] 歐洲96/79/EC 法規
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  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2014-08-28起公開。
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