李志中臺灣大學:機械工程學研究所廖奕翔Liao, Yi-HsiangYi-HsiangLiao2010-06-302018-06-282010-06-302018-06-282008U0001-2907200814240900http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187317隨著高速機械系統及機構系統準確性的要求越來越高，對接頭的模擬也將趨近於愈真實的情況，若於機構中存在了間隙接頭(joint clearance)，容易導致機構在運動的過程中產生分離、衝擊等現象，造成機構的壽命降低、震動增加與輸出誤差。另外在工程上所遇到的問題還包括構件的斷裂行為，不論是在機構的運動中，或者是結構受力時，若能夠以一演算法求出構件可接受多大的內應力値而不發生斷裂，或者是能夠預測斷裂後碎塊的移動軌跡及運動情形，將對工程實務上遇到的問題有極大的幫助。 本文主旨為使用運動解析法分析平面機構中含有間隙接頭與構件斷裂行為之研究。運動解析的優點在於可處理桿件運動過程中經歷大的幾何變形的行為，如破裂、穿透、撞擊或非線性的運動情形，所以我們採用運動解析來模擬此兩種工程上的問題。在計算間隙接頭時的接觸力會採用赫茲接觸法(Hertz’ contact)，同時針對運動解析的優點，也會計算降低剛性後的機構含有間隙接頭時的算例，並與文獻中的結果相比較。對於構件的斷裂行為，除了計算構件受衝擊力時的內應力值與斷裂後構件的運動軌跡外，也會計算內應變，並將應力波與應變波的傳遞情形表示出來。In this work, we present a study on planar mechanism with joint clearance and fragmentation by Motion Analysis of Structure method (MAS). The MAS method is based on a vector form of mechanics which discretizes a continuous body into a set of particles described by the Newton’s laws. The interactions among those particles are defined by the element forces formulated by a vector-form intrinsic finite element (VFIFE) so that the elements with large rotation can be successfully handled. The engineering problems of joint clearance and fragmentation have been investigated throughout this work. We use MAS combining with Hertz’ contact method to simulate either rigid or flexible mechanisms with joint clearance. Also, we use MAS as an algorithm to handle the fragmentation behavior which the process if achieved by incorporating the ability to create new node or new element according to a defined failure criterion.目 錄文摘要 I文摘要 II謝 III錄 IV目錄 VII一章_____________________________________________________論 1-1-1 : 前言 1-1-2 : 文獻回顧 1-1-2.1 : MAS的文獻回顧 1-1 1-2.2 : 間隙接頭的文獻回顧 1-3 1-2.3 : 斷裂構件的文獻回顧 1-4-3 : 研究動機與目的 1-6-4 : 內容簡介 1-7二章_____________________________________________________動解析用於平面樑元素的理論 2-1-1 : 前言 2-1-2 : 定義質點群 2-1-3 : 離散途徑與統御方程式 2-2-4 : 變形與內力的計算 2-5-5 : 定義質點質量 2-12-6 : 時間積分 2-133章_____________________________________________________隙接頭與構件斷裂的處理 3-1-1 : 間隙接頭 3-1-1.1 : 間隙接頭的模型 3-1-1.2 : Hertzian接觸模型 3-4-1.3 : MAS 與Hertzian接觸理論 3-5-2 : 構件斷裂 3-8-2.1 : MAS由應力判斷構件斷裂的處理流程 3-8-2.2 : MAS由元素中點的應變判斷斷裂的處理流程 3-134章_____________________________________________________值算例 4-1-1 : 前言 4-1-2 : 算例部分 4-1-2.1 : 具有間隙接頭之剛性曲柄滑塊機構 4-1-2.2 : 具有間隙接頭之彈性曲柄滑塊機構 4-5-2.3 : 具有間隙接頭之四連桿機構 4-8-2.4 : 具有多數間隙接頭之四連桿機構 4-16-2.5 : 具有間隙接頭之急回機構 4-21-2.6 : 兩端固定桿受衝擊力後的斷裂分析 4-24-2.7 : 無拘束桿受衝擊力後斷裂的應力波分析 4-28-2.8 : 兩端固定桿受衝擊力後的斷裂分析(由應變斷裂準則) 4-31-2.9 : 無拘束桿受衝擊力後斷裂的應力波分析(由應變斷裂準則) 4-36-2.10 : 具有間隙之剛性曲柄滑塊運動狀態模擬並加上斷裂機制 4-415章_____________________________________________________論與建議 5-1-1 : 前言 5-1-2 : 結論 5-1-3 : 建議及未來研究方向 5-2考文獻 R-1錄A 輸入檔Dat使用說明 A-1錄B Frame 3D Code 副程式 B-1-1 : 副程式內容摘要 B-1-2 : 運算流程圖 B-22315318 bytesapplication/pdfen-US向量式有限元運動解析間隙接頭赫茲接觸斷裂時間積分Motion analysis, VFIFE, Joint clearance, Fragmentation,Time integrationthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/187317/1/ntu-97-R95522628-1.pdf