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利用VUB法分析自然邊界條件與材料加工硬化對圓環鍛粗的效應

本文在於延伸變分上界限法(VUB)的應用性，進一步考慮同時滿足自然邊界條件（即摩擦應力條件）及材料加工硬化條件下，利用變分的方法最小化上界限能量方程式求解圓盤及圓環鍛粗加工問題。根據上述方法所獲得理論計值，除以圓環及圓盤鍛粗的實驗結果做驗證外，亦探討加工因素，如胚料與模具邊界的摩擦條件、半高度縮減率對圓盤、圓環鍛粗加工速度場、塑性變形場及等效應變場的影響。結果證實，同時考慮自然邊界條件及材料加工硬化條件下的UB法其預測鍛粗變形行為的能力的確是最好的。

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小號空氣柱與結構耦合之模擬分析

本論文探討小號結構與內部空氣耦合後對聲場的影響，並進一步用聲場分析結果計算音質參數。當空氣振動時會對結構產生正向力，再加上結構振動同樣會對空氣產生正向力，考慮正向力造成的影響即為耦合，因此作耦合計算需要先使用有限元素軟體ANSYS計算結構的自然頻率與模態，將計算結果傳給LMS Virtual Lab當聲場邊界條件。在聲場的模擬上主要使用邊界元素法作計算，可以得到單純小號內部空氣共振或是結構耦合空氣共振的頻率響應與聲壓分佈。聲場的模擬先針對有解析解的錐管作分析以確定模擬步驟與方法的正確性，之後將小號模擬結果與樂器標準頻率做比較，並對可能影響聲場的結構參數做改變並討論。 從結構聲場耦合下的聲壓頻率響應結果顯示，當結構自然頻率與空氣共振頻率值非常接近時，將產生狼音現象；相反則空氣共振部分不受影響，非空氣共振處的頻率響應將出現許多不連續的峰值，這些峰值的頻率接近結構自然頻率，且峰值振幅比空氣峰值振幅小，以上為結構對聲場的影響。接著將頻率響應依純淨度、音量均衡度與渾厚度等音樂指標作分析，結果顯示結構對音質參數的影響很小，一般人不易從聲音發現其差別。

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齒輪嚙合剛度預估與系統振動分析

本文主要探討目標為齒輪組之動態響應分析與齒輪故障對系統動態特性的影響。研究方法為使用集中質量法將齒輪系統以質量，嚙合剛度彈簧、阻尼建立齒輪動態分析的模型，並使用有限元素軟體ANSYS建立無缺陷齒輪組與齒根有裂痕齒輪組的模型並分析齒輪接觸時的變形與受力，計算隨不同嚙合位置改變的嚙合剛度，將兩種模型的嚙合剛度代入運動方程式，並以數值方法龍格-庫塔法求解齒輪的動態響應，分析兩種齒輪組在各種不同轉速下的特性，最後以頻譜分析與均方根找出的齒根有裂痕的故障特徵。

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非爆破型分離機構之設計與驗證

本論文旨在發展出一新型非爆破型分離機構(Non-explosive actuator separation mechanism，以下簡稱NEA分離機構)，並透過各式實驗以驗證相關之設計功能。本研究不只可增進航太研究之自主設計與開發能力，並可提供國內自主衛星、探空火箭等酬載分離任務之所需。 本研究先進行國內外NEA分離機構相關文獻之收尋，並對其進行分析。將分析結果利用型態設計圖表之概念，並利用 “死點原理”與 “自助原理”等設計原理，完成一新型扁平設計之非爆破型分離機構之概念設計，其中包括 (a)非爆破型致動器和(b)解鎖機構等兩模組設計。 非爆破型致動器中採用熱熔線做為觸發裝置，致動時通以一高電流作為啟動訊號。分離機構利用一分裂螺帽達成螺栓結合之任務需求，可承受50 kg 之靜態、10G之動態衝擊等負載，以及在6G隨機振動、無啟動訊號下不會產生鬆脫解鎖。本研究除完成細部設計，並加工、組裝出機構原型，以進行功能驗證測試。 為確保NEA分離機構可滿足設定之任務各種要求，本研究亦進行以下功能驗證測試，項目包括 (i)靜態負載測試、(ii)動態衝擊測試、(iii)隨機振動測試以及(iv)分離解鎖之振動值量測。在靜態負載測試中，利用自行設計之封閉式加載測試治具，以油壓方式設定不同測試負載，隨後進行分離測試，以驗證在各種不同負載情況下之分離功能。在動態衝擊測試與隨機振動中以 「垂直動電式振動試驗機」輔以測試治具，以探空酬載驗收之規格進行測試。最後並以加速規量測NEA分離機構在分離解鎖時所造成之振動值。 完成所有驗證測試後，本研究之設計具備通過50 kg靜態負載測試、動態衝擊測試與動態隨機振動之負載承受能力。負載測試後進行分離功能驗證，其解鎖所需時間為靜態負載0.4秒與動態隨機振動0.2秒。此差異推測是動態負載造成之微設定(Micro-setting)效應。經由微設定驗證結果指出動態負載確實縮短整體解鎖時間。最後以加速規量測解鎖造成之衝擊值，最大加速度發生在與螺栓脫離之軸心相反方向，其值約為7.4g。

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超音波振動輔助沖切加工之有限元素分析

本論文的主要目的在於以模擬的方式探討超音波振動對於沖切產品斷面品質的影響，此包含發展適用於尋求沖切加工參數最佳化的數學模型。本論文另一目的則在於以吳[45]之實驗驗證模擬的方法並以有限元素法分析結果的妥適性。為了達成前述本論文的目的，以實驗設計法為碁石的反應曲面法將應用於規劃所有的實驗模擬方案。沖壓速度、模具間隙以及進料角度各以三個水準的方式被考慮在所有規劃的實驗方案中。本論文應用商業有限元素軟體DEFORM-2D，分析超音波振動輔助沖切加工問題，論文中將對具有超音波振動及不具有超音波振動作用的模擬結果進行比較及討論，以探討超音波振動對沖切品質的影響。如上所述的作法，將可期望以最少的實驗獲得充份的沖切產品品質的資訊，使本論文能以經濟的方式達成它的目的。此亦和工業生產的目的一致。

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以壓電驅動無閥門微幫浦之流固耦合分析

本論文旨在運用ANSYS對壓電式無閥門微幫浦進行流固耦合分析，進一步能設計出高流量之結構。在模擬中，藉由指令(command)輸入壓電片各種材料係數與暫態下條件，以此模擬壓電片實際做動情形，取代早期以曲線擬合後所得之數學式再做為流體計算時的邊界方法，使結果更接近實際情況。且在計算過程中，將流體壓力列入薄膜所受外力之一，以此達到雙向流固耦合。文中討論且比較各式流量計算方法，並改變各式參數，如操作電壓、頻率、薄膜厚度與壓電片厚度等，探討腔體壓力、淨流量、回流量比例等影響。經由本文模擬得到操作電壓、壓電片厚度均受到壓電片材料係數限制；而頻率過高時雖能有效提高淨流量，但需注意結構中的薄膜是否在所能承受應力範圍內；當薄膜厚度越薄時，在淨流量能有效提高而回流量比例也能降低許多。

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微環型陀螺儀之分析與設計

本論文之主要目標為微環型陀螺儀分析，並建立一研究流程以此設計新型的微環型陀螺儀，目的在於藉由感測位移訊號以求得到轉速，並利用轉速與位移的靈敏度進行陀螺儀設計改良。本文首先以有限元素軟體ANSYS對不同外型的微環型振動壓電陀螺儀進行自由振動、位移及感測訊號分析。藉由改變常用的原始設計微環型陀螺儀之幾何參數與外型得到各種不同的陀螺儀，並進行陀螺儀驅動方向頻率與感測方向頻率模擬以找到二者差值較小的外型。接著預估不同驅動力大小的情況下是否造成吸附現象，並藉此判斷驅動電壓大小的選擇；最後對陀螺儀進行感測訊號分析，得到各轉速下的位移由轉速與位移的關係，並進行設計變更以改善轉速與位移的靈敏度，由數值結果得到改良型陀螺儀之設計，即原始陀螺儀之圓環寬度變窄且於內部加入支撐圓環設計，其感測位移較大即訊號較強、轉速與位移的靈敏度較好且驅動方向頻率與原始設計相近故驅動能量亦相近，此為本研究之較佳化設計。

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n型矽(100)表面在塗佈奈米銀後於含過氧化氫之氟化銨水溶液中的暗室蝕刻行為

本論文之內容主要探討奈米銀顆粒塗佈於n-型(100)單晶矽上，在不照光的條件下利用不同濃度之氟化銨和過氧化氫的混合溶液，經化學蝕刻後控制其孔洞形貌特性研究。研究發現蝕刻液加入的過氧化氫濃度越高(1 M ~ 5 M)會使得OCP之氧化還原電位往正電位移動，且高濃度的蝕刻液(11 M NH4F )其電位比低濃度蝕刻液(1 M NH4F)來的低，另外SEM結果顯示利用化學蝕刻法在1 M NH4F + 5 M H2O2混合蝕刻液中蝕刻五小時，可將塗佈奈米銀顆粒的矽晶表面蝕刻出直徑約1.5 ~ 3.1μm、深度約可達15 ~ 20μm(孔璧上有100 ~ 150 nm的奈米孔)的多孔矽，相較於在11 M NH4F + 5 M H2O2系統下只能發現淺孔洞；進一步利用XPS分析確認表面為矽與二氧化矽的化學鍵結分別在99.3 eV 和103.4 eV，同時藉由交流阻抗量測法可發現Nyquist圖中有兩個明顯的容抗頻譜分別在高頻與低頻產生，在頻率相角圖也可發現在高頻和低頻分別出現兩個時間常數的變化分別代表氧化層的容抗頻譜與矽腐蝕的容抗頻譜訊號。

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以OES光譜進行ECR-CVD太陽電池用氫化氧化矽薄膜製成分析

本研究利用光放射光譜儀(Optical Emission Spectroscopy，OES)探討電子迴旋共振化學氣相沉積(ECR-CVD)之氫化氧化矽薄膜製程電漿光譜與沉積薄膜特性之關連性。研究中以不同電漿功率、操作壓力、氫稀釋濃度及二氧化碳稀釋濃度等條件，利用光放射光譜儀(OES)探測氫化氧化矽薄膜製程中之關鍵電漿物種Si*(288nm)、SiH*(414nm)、Hβ*(486nm)、O*(604nm)、Hα*(656nm)之光譜強度變化趨勢，並以不參與反應的Ar*(750nm)譜線做為參考基準，計算相對物種濃度變化，對照相同條件所沉積薄膜之光電特性並進行分析研究。 總結實驗結果發現在固定總流量與壓力之條件下，可利用OES之SiH*光譜推測出沉積速率之相對關係；在參與反應之相關物種鍵能均比Si-O鍵能低之條件下，可透過O*光譜推測各實驗薄膜中相對氧含量；透過上述光譜與薄膜特性之對應，建立本系統之相關參數資料庫，將可縮短薄膜製程優化時間。 最後發現氫化氧化非晶矽薄膜在800W 、350℃、5mTorr之工作環境下，分別當CO2/SiH4比值小於0.2與H2/SiH4之比值大於10後薄膜會開始有結晶相的產生。

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鋁摻雜與鐵鋁共摻雜氧化鋅薄膜之製備與結構、物性及表面特性研究

本研究利用射頻磁控共濺鍍系統，製備鋁摻雜與鐵鋁共摻雜氧化鋅透明導電薄膜於玻璃基板上。藉由改變鋁靶的射頻功率以獲得四種不同鋁摻雜量的氧化鋅薄膜；利用改變鐵靶的直流功率，製備出四種不同鐵摻雜量的薄膜。靶材功率越大，摻雜量越高，薄膜的晶粒大小與表面粗糙度都會增加；鋁摻雜含量增加時，薄膜的電阻率會下降；但鐵含量增加時，薄膜的電阻率卻呈現上升的趨勢。薄膜皆具有纖維鋅礦的(002)優選結晶方向，當鋁摻雜量增加時，(002)的波峰強度會增強；於鐵鋁共摻雜氧化鋅薄膜中，鐵摻雜量增加，(002)波峰位置會往低繞射角偏移且強度也會減弱。 ZnO:Al(3.52 at.%)的透光性最佳可達93%；鐵鋁共摻雜薄膜的透光性會因為鐵摻雜量的增加而降低。鋁摻雜量增加時，薄膜的能隙值會上升，薄膜的功函數值會由4.7降低至4.5 eV；鐵摻雜量增加時，鐵鋁共摻雜氧化鋅薄膜的能隙值反而降低，但功函數則增加。利用X光光電子能譜儀分析可知薄膜中元素的化學組態為Zn2+、Al3+、Fe2+與Fe3+，但鐵摻雜量為9.50 at.%時，會出現金屬態的鐵(Fe0)。磁滯曲線量測結果則顯示，薄膜中的鐵摻雜量增加，會使鐵鋁共摻雜氧化鋅薄膜的感應磁通量增加，呈現順磁特性。