資料載入處理中...
跳到主要內容
臺灣博碩士論文加值系統
English
|
Mobile
免費會員
登入
|
註冊
切換版面粉紅色
切換版面綠色
切換版面橘色
切換版面淡藍色
切換版面黃色
切換版面藍色
功能切換導覽列
訪客IP:216.73.216.135
字體大小:
字級大小SCRIPT,如您的瀏覽器不支援,IE6請利用鍵盤按住ALT鍵 + V → X → (G)最大(L)較大(M)中(S)較小(A)小,來選擇適合您的文字大小,如為IE7或Firefoxy瀏覽器則可利用鍵盤 Ctrl + (+)放大 (-)縮小來改變字型大小。
字體大小變更功能,需開啟瀏覽器的JAVASCRIPT功能
:::
詳目顯示
recordfocus
第 1 筆 / 共 1 筆
/1
頁
論文基本資料
摘要
外文摘要
目次
參考文獻
電子全文
QR Code
本論文永久網址
:
複製永久網址
Twitter
研究生:
張哲榮
研究生(外文):
CHANG, CHE-JUNG
論文名稱:
鋁與碳纖維管狀複合材料之應用
論文名稱(外文):
Applications of Aluminum and Carbon Fiber Composite Tubular Materials
指導教授:
李炤佑
指導教授(外文):
LEE, CHAO-YU
口試委員:
廖昭仰
、
黃和悅
、
李炤佑
口試委員(外文):
LIAO, CHAO-YAUG
、
HUNG, HAN-YUE
、
LEE, CHAO-YU
口試日期:
2024-01-15
學位類別:
碩士
校院名稱:
國立虎尾科技大學
系所名稱:
材料科學與工程系材料科學與綠色能源工程碩士在職專班
學門:
工程學門
學類:
材料工程學類
論文種類:
學術論文
論文出版年:
2024
畢業學年度:
112
語文別:
中文
論文頁數:
52
中文關鍵詞:
材料性質
、
輕量化
、
高強度
、
SolidWorks
、
CAE
、
材料力學
、
材料破壞理論
外文關鍵詞:
Material Properties
、
Light weighting
、
High Strength
、
SolidWorks
、
CAE
、
Material Mechanics
、
Material Failure Theory
相關次數:
被引用:0
點閱:79
評分:
下載:0
書目收藏:0
在從事農業相關工作者中,圓鍬這項工具被廣泛普及的使用,不管是在鏟土、樹木種移植上皆有良好的成效,但使用時間一久,在力量相互傳導之下,對腰部、手腕、手肘造成負荷,久而久之在部位上產生彈性疲勞,因而衍生出後續的職業傷害,而圓鍬若是在不當的使用之下,可能會有變形、斷裂的風險,因此想藉由透過模擬分析下,改變圓鍬中管的材料性質,兼具輕量化、高強度,讓工作效率達到事半功倍的效果。
此次模擬分析採用三種材料,分別為鋁(Al)、不銹鋼(stainless steel)、碳纖維(Carbon fiber),先以SolidWorks建置圓鍬模型後,匯入CAE有限元素軟體,三種材料分別設定好邊界條件、楊氏係數、網格等參數,通過模擬數值分析後,可得知三種材料的應力分布,有無超過最大降伏而導致永久變形,並預測評估潛在的問題和缺陷,並作出相應的設計和優化決策。
總體來說,不銹鋼(stainless steel)是一種合金材料,由鋼與其他金屬元素(如鉻、鎳、鈷等)合金化而成。這種合金的主要特點是具有優異的抗腐蝕性能,不銹鋼主要成分中的鉻能與氧氣反應形成一層致密的氧化鉻皮膜,可以阻隔外界環境對金屬的侵蝕和氧化作用。鋁是一種輕質金屬,相對密度較低,約為27g/cm3,使其成為輕量化應用的理想選擇,具抗腐蝕,高可塑性,而碳纖維則是一種高性能的纖維材料,具有極高的強度,且重量比鋁輕,約為其1/4的重量,相較前面兩者碳纖維具有優越的表現,因此,若要提高圓鍬性能及可靠性,若將中管用碳纖維材料取代或包覆,爾後農民在使用上亦可減輕負擔。
The round shovel is widely used among agricultural workers for various tasks such as digging soil and transplanting trees, proving to be highly effective. However, prolonged use of the tool can exert strain on the lower back, wrists, and elbows due to the transmission of force. Over time, this can lead to elastic fatigue and subsequent occupational injuries. Furthermore, improper use of the round shovel can pose risks such as deformation or breakage. Therefore, through simulation analysis, it is desired to modify the material properties of the handle in the round shovel to achieve both lightweight and high strength, ultimately improving work efficiency.
For this simulation analysis, three materials are considered: aluminum (Al), stainless steel, and carbon fiber. The round shovel model is first constructed using SolidWorks and then imported into a CAE finite element software. Each material is assigned with appropriate boundary conditions, Young's modulus, mesh parameters, and other relevant parameters. Through numerical analysis, stress distribution for each material can be obtained, evaluating whether the stress exceeds the maximum yield and causes permanent deformation. Potential issues and defects can be predicted and assessed, facilitating appropriate design and optimization decisions.
In general, stainless steel is an alloy material formed by alloying steel with other metallic elements such as chromium, nickel, and cobalt. The main characteristic of this alloy is its excellent corrosion resistance. The chromium content in stainless steel reacts with oxygen to form a dense chromium oxide film, which acts as a barrier against external corrosion and oxidation. Aluminum, on the other hand, is a lightweight metal with a relatively low density of approximately 2.7 g/cm³, making it an ideal choice for lightweight applications. It possesses corrosion resistance and high malleability. Carbon fiber, on the other hand, is a high-performance fiber material with extremely high strength and significantly lighter weight compared to aluminum, weighing approximately one-fourth of its weight. Carbon fiber exhibits superior performance compared to the previous two materials.
Therefore, to enhance the performance and reliability of the round shovel, replacing or coating the handle with carbon fiber material would be advantageous. This would also alleviate the burden on farmers during usage.
摘要...i
Abstract...ii
誌謝...iv
目錄...v
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...1
第二章 文獻回顧...2
2.1 電腦輔助設計繪圖軟體...2
2.1.1 電腦輔助設計繪圖軟體應用層面...2
2.2 CAE有限元素分析...3
2.2.1 CAE工程模擬介紹...4
2.2.2 CAE工程模擬應用層面...5
2.3 複合材料介紹...5
2.3.1 碳纖維...8
2.3.2 碳纖維應用層面...9
2.4 單一材料介紹...9
2.4.1 鋁...9
2.4.2 鋁應用層面...10
2.5 材料性質...11
2.5.1 鋁之材料性質...12
2.5.2 碳纖維之材料性質...13
2.6 材料力學...13
2.6.1 應力、應變定義...14
2.6.2 楊氏模數...14
第三章 研究方法...16
3.1 機械材料性質建立...16
3.2 幾何模型建立...17
3.3 邊界條件建立...20
3.4 成品製作流程...22
第四章 結果與討論...28
4.1 圓鍬受應力模擬分析...28
4.1.1 碳纖維之受應力模擬分析...29
4.1.2 鋁之受應力模擬分析...32
4.1.3 鋼鐵之受應力模擬分析...35
4.2 網格...38
4.3 實際應用測試...39
第五章 結論...45
參考文獻...46
Extended Abstract...48
[1]朱賢儒,2017,SolidWorks 2017設計入門經典教材,上奇資訊,台北市。
[2]Godfrey Onwubolu,2013,“SolidWorks概述”,SolidWorks計算機輔助工程設計,頁1~24。
[3]Godfrey Onwubolu,2013,“使用SolidWorks進行有限元分析”,SolidWorks計算機輔助工程設計,頁687~712。
[4]魏科等編著,2022,“材料成型CAE構想建設的探索與實踐”,南昌航空大學學報(自然科學版),36卷,2期,6月。
[5]Smith, j, Johnson, A., &Brown, L,2018,“A Review on Composite Materials:Definition,Classification,and Applications”,Materials Science Review,頁45~62。
[6]Wang, Q., & Li, D.,2017,“Carbon Fiber Reinforced Polymer Composites: A Review of Processing and Properties”,Journal of Composites Science,頁69~89。
[7]Mondal, S., et al.,2021,“Carbon Fiber Reinforced Polymer Composites for Structural Applications ”,Materials Today: Proceedings,頁331~340。
[8]Ashby, M.F,2005,“Mechanical and Physical Properties of Materials: A Review”,Materials Science and Engineering: A,頁1~29。
[9]Mondal, S., et al.,2020,“Mechanical Properties of Aluminum Alloys: Experiment and Simulation”,Materials Today: Proceedings,頁1305~1314。
[10]Gupta, N., et al.,2019,“Carbon Fiber Reinforced Polymer Composites: Manufacturing, Properties, and Applications”,Materials Today: Proceedings,頁1837~1846。
[11]Nagpal, S., et al.,2019,“ANSYS: A comprehensive multiphysics simulation tool”,Archives of Computational Methods in Engineering,頁1~27。
[12]Dwivedi, S., et al.,2016,“Applicationals of ANSYS in Structural Analysis: A Review”,International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering,頁72~78。
[13]Meyers, M.A., et al.,2008,“Mechanical Behavior of Materials”,Cambridge University Press。
[14]Beer, F.P., et al.,2014,“Mechanics of Materials”,McGraw-Hill Education。
[15]Zhang, Y., et al.,2008,“Measurement and analysis of Young’s modulus of carbon nanotubes by in situ TEM tensile experiments and molecular dynamics simulations”,Journal of the Mechanics and Physics of Solids,頁1422~1438。
[16]J.R. Davis,2001,Aluminum and Aluminum Alloys,ASM International,頁351~416。
[17]M. Rehman et al.,2017,Aluminum in Agricultural Machinery: Advantages and Applications,ASM International,頁42~56。
[18]陳振榕,2021,“全球纖維複合材料發展趨勢”,工業材料雜誌,411期,3月。
[19]陳振榕,2021,“全球纖維複合材料發展趨勢”,工業材料雜誌,411期,3月。
[20]鍾秀瑩,2016,“碳纖維市場與發展現況”,工業材料雜誌,351期,3月。
電子全文
(
網際網路公開日期:20270905
)
推文
當script無法執行時可按︰
推文
網路書籤
當script無法執行時可按︰
網路書籤
推薦
當script無法執行時可按︰
推薦
評分
當script無法執行時可按︰
評分
引用網址
當script無法執行時可按︰
引用網址
轉寄
當script無法執行時可按︰
轉寄
top
相關論文
相關期刊
熱門點閱論文
無相關論文
無相關期刊
1.
仿生結構材料:以蛋殼為基礎的材料設計研究
2.
奈米鎳鈦多層膜之電性研究
3.
二維奈米金屬/奈米纖維素/氧化石墨烯複合材料介電性質研究
4.
以雙靶高功率脈衝磁控濺鍍共沉積氮化鈦鋯薄膜
5.
氧化石墨烯及其與氧化鋯組合的PVDF聚合物複合材料的介電性能
6.
含水多孔陶瓷柱降溫效率之模擬分析
7.
碳纖維奈米複合材料性質分析
8.
雷射直寫仿生圖案於5052鋁合金與碳纖維強化聚合物之接合強度研究
9.
碳纖維表面金屬化之研究
10.
飛行測試姿態三軸模擬轉台設計與實現
11.
用於無人機 ADS-B 和 Wi-Fi 5 GHz操作的天線設計
12.
同時利用兩種碳奈米填料強化碳纖維/環氧樹脂複合材料衝擊阻抗及衝擊後壓縮疲勞性質
13.
CFRP修補具裂縫鋁合金之接頭防護與機械特性
14.
鋁-複合材料三明治板低速衝擊之研究
15.
不同前熱處理對35NCD16與AISI 1045鋼料高周波表面感應硬化之影響
簡易查詢
|
進階查詢
|