臺灣博碩士論文加值系統

本研究論文以分析太陽能儲熱桶支撐結構透過地震加速度模擬結構抗震性能，儲水桶主要放置在M型腳架上，並必須承受500 kg靜態水重量；地震分析定義為兩部份，靜態分析地震加速度設定為130gal(5弱地震)、225gal(5強地震)、390gal(6弱地震)、444 gal(6強地震)以建築耐震規範設計，動態歷時分析以擷取美濃大地震三軸向加速度，最後以原結構拓樸最佳化體積達新結構設計。
本次研究主要以Abaqus有限元素分析軟體進行模擬，支架材料為不鏽鋼角鐵(SUS304)厚度1-3mm，主要分析分為原結構與拓樸結構進行探討，在不降低結構體的剛性和強度情況下，達至結構體成本縮減為目標。模擬抗震性能結果顯示，原結構體可承受444gal的地震加速度，整體結構未達材料降伏，為安全結構設計。最後本研究亦最佳化拓樸分析，以縮小體積10%為目標，也達到相同負載量及抗震功能。研究成果顯示，拓樸最佳化結構與原結構相比，重量減少10%、最大應力下降16.8MPa、最大應變量減少0.513×〖10〗^(-4)；動態歷時分析結果顯示原結構整體最大應力達285.4MPa，拓樸結構最大應力289.5MPa，兩種結構皆可承受美濃大地震(444gal)強度，透過本研究分析提供廠商設計上的改善與實驗證明參考。

This research paper analyzes the seismic resistance performance of the solar heat storage barrel structure through seismic acceleration. The water storage barrel is mainly placed on the M-type tripod and must bear 500 kg of static water weight; seismic analysis is defined as two parts, static analysis of earthquake The acceleration is set to 130gal (5 weak earthquakes), 225gal (5 strong earthquakes), 390gal (6 weak earthquakes), 444 gal (6 strong earthquakes) is designed according to the building seismic code, and the dynamic diachronic analysis is used to capture the triaxial acceleration of the Mino earthquake. Finally, the original structure is used to optimize the volume to achieve the new structural design.
This study mainly uses Abaqus finite element analysis software for simulation. The bracket material is stainless steel angle steal (SUS304) with a thickness of 1-3mm. The main analysis is divided into the original structure and the topology structure.Without reducing the rigidity and strength of the structure, the goal of reducing the cost of the structure was achieved. The simulated seismic performance results revealed that the original structure can withstand 444 gal seismic acceleration, and the overall structure stress does not go beyond the material yield point, which is designed for safety structure. Finally, this study also optimized the topology analysis, with the goal of reducing the volume by 10%, and also with the same load and earthquake resistance. The research results show that, optimized topology structure has a weight reduction of 10%, a maximum stress drop of 16.8MPa, and a maximum strain reduction of 0.513×〖10〗^(-4) compared with the original structure. The dynamic diachronic analysis results show that the overall maximum stress of the original structure is 285.4MPa, and the maximum stress of the topological structure is 289.5MPa. Both structures can withstand the strength of the Mino earthquake (444 gal).Through this research and analysis, we provide reference for improvement of manufacturer's design and experimental verification.

摘要...i
Abstract...iii
誌謝...v
目錄...vi
表目錄...ix
圖目錄...xi
第一章 緒論...1
1.1 前言...1
1.2 研究動機與目的...1
1.3 文獻回顧...1
1.4 論文架構...4
第二章 實驗軟硬體設備介紹...5
2.1 軟體介紹...5
2.2 Abaqus簡介...6
2.3 Abaqus FEA...7
2.4 Abauus單位...8
2.5 Abaqus分析構建模型組成介紹...10
2.5.1 內部建模順序介紹...11
2.5.2 模型樹與結果樹介紹...13
2.6 Abaqus各功能模組操作介紹...14
2.6.1 Abaqus零件Part模組操作介紹...15
2.6.2 Abaqus性質Property模組操作介紹...19
2.6.3 Abaqus組裝Assembly模組操作介紹...23
2.6.4 Abaqus分析步Step模組操作介紹...25
2.6.5 Abaqus交互Interaction 模組操作介紹...30
2.6.6 Abaqus荷重Load模組操作介紹...34
2.6.7 Abaqus網格Mesh模組操作介紹...37
2.6.8 Abaqus工作Job模組操作介紹...42
2.6.9 Abaqus後處理Visualization模組操作介紹...43
2.7 Abaqus Tosca非參數式最佳化介紹...48
2.7.1 優化設定概述...48
2.8 實驗設備...49
第三章 實驗理論與拓樸設計...51
3.1 實驗產品規格...51
3.2 材料規格參數...53
3.3 地震分析方法...55
3.3.1 動力分析法...56
3.3.2 非建築結構物之地震力...58
3.4 拓樸結構設計...63
3.5 實驗設備架設...65
第四章 模擬分析與結果...68
4.1 實驗結果...68
4.2 靜力地震分析結果...70
4.2.1 5弱地震力130 gal...71
4.2.2 5強地震力225 gal...76
4.2.3 6弱地震力390 gal...81
4.2.4 6強地震力444 gal...86
4.3拓樸結構地震分析結果444gal...92
4.4動態歷時地震分析結果...98
第五章 結論與未來研究方向...107
5.1 結論...107
5.2 未來研究方向...107
參考文獻...108
Extended Abstract...110

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