鄭榮和臺灣大學：機械工程學研究所林逸祥Lin, Yi-ShungYi-ShungLin2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61564為了減低車輛上能源的消耗，使用先進複合材料製造之輕量化車體結構將有可能成為未來車輛的發展趨勢。本研究提出兩階段的設計方法：（1）修正演化式結構最佳化方法（Modified ESO）與（2）以“剛性效率增量”做為複合材料厚度增減與修正順序判準的設計方法；來解決複雜的複合材料車體結構之設計問題。同時藉由台灣大學機械系—燃料電池混合動力車研發計畫的執行，將本研究提出之設計方法應用於其車體結構設計上，檢驗設計方法之可行性。研究證明，透過此二階段之設計方法確實可以設計出符合需求且性能優異之車體結構。In order to lower the power consumption on the vehicle, using advanced composite light weight car body structure might become the tendency of future vehicle development. This thesis brings out a two-stage design method in the design of composite auto body structure. Firstly, adopt Modified Evolutionary Structural Optimization (Modified ESO) in the primary design; then apply “stiffness efficiency increment” to be the criterion to revise the thickness and layer orders of composite sheet layout. The method is derived to solve the design problem of the complicated composite car body structure. This two-stage design method is applied to the car body structure of the fuel cell hybrid vehicle of mechanical engineering department of National Taiwan University to verify its feasibility. The result shows the two-stage design method is indeed able to achieve the design goal of rigidity demanded under the vehicle application and still maintains advanced light weight and sporty performance for cars.誌 謝 一 中文摘要 三 Abstract 四 目錄 五 圖目錄 九 表目錄 一五 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 2 1.3 研究方法 3 1.4 論文內容架構 5 第二章 文獻探討與討論 7 2.1 先進複合材料與車體結構 7 2.1.1 車輛結構材料演進與先進車輛設計概念 7 2.1.2 先進複合材料與車體減重 8 2.1.3 現今應用實例 11 2.1.4 先進複合材料的經濟性 12 2.2 先進複合材料簡介 15 2.3 車體結構最佳化方向與方法 18 2.3.1 結構最佳化方向 18 2.3.2 結構最佳化方法 19 2.4 Ultra Light Steel Auto Body車體剛性測試規範 21 2.4.1 靜態測試方法 22 2.4.2 動態測試方法 25 2.5 其他相關文獻 25 2.6 討論 26 第三章 演化式結構最佳化方法 29 3.1 剛性需求之演化式結構最佳化方法 29 3.1.1 理論背景 29 3.1.2 操作程序 31 3.1.3 分析實例 32 3.2 修正式演化式結構最佳化方法 34 3.3 最佳化分析軟體--- ABAQUEST介紹 35 第四章 使用軟體與車體形狀設計方法之驗證 39 4.1 ABAQUS分析正確性驗證 39 4.1.1 實驗設定 39 4.1.2 ABAQUS模型建構 43 4.1.3 分析驗證一（理論驗證） 45 4.1.4 分析驗證二（三點與四點彎曲實驗） 48 4.1.5 小結 52 4.2 修正演化式結構最佳化方法（Modified ESO）驗證 52 第五章 演化式結構最佳化分析 57 5.1 基本模型建構 57 5.1.1 物件配置及設計空間定義 57 5.1.2 初步外型選擇及模型幾何簡化 59 5.1.3 材料性質設定 60 5.1.4 邊界條件與其他相關設定 61 5.1.5 ABAQUEST參數設定 64 5.2 演化式結構最佳化方法之車體演化過程 65 5.3 演化式結構最佳化分析結果及殼元素模型建立 69 5.3.1 演化式結構最佳化分析結果與探討 69 5.3.2 車體殼元素模型建立 72 第六章 車體複合材料區域厚度設計 77 6.1 車體材料厚度配置設計方法與初始模型分析 77 6.1.1 材料厚度配置設計方法 77 6.1.2 車體複合材料材料性質 79 6.1.3 初步分析與結果 81 6.2 分區方法與分區結果 85 6.3 區域強化差異比較分析 89 6.3.1 區域強化效果比較參數－剛性效率增量 89 6.3.2 強化效果參數分析－彎曲剛性 90 6.3.3 強化效果參數分析－扭轉剛性 93 6.3.4 小結 95 6.4 車體複合材料厚度配置設計 96 6.4.1 區域複合材料厚度變數範圍設定 99 6.4.2 複合材料配置設計－彎曲剛性 99 6.4.3 複合材料配置設計－扭轉設計 103 6.4.4 其他外力荷載分析 107 6.4.5 車體結構動態特性檢驗分析 108 6.4.6 車體複合材料厚度配置結果 109 第七章 結果與討論 111 7.1 結果 111 7.2 討論 112 第八章 結論與未來方向 115 8.1 結論 115 8.2 未來方向 115 參考文獻 1175362116 bytesapplication/pdfen-US車體結構複合材料修正演化式結構最佳化剛性效率增量燃料電池混合動力車Auto Body StructureCompositeModified Evolutionary Structural OptimizationStiffness Efficiency IncrementFuel cell hybrid vehiclethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61564/1/ntu-95-R92522510-1.pdf