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LS-DYNA之模擬分析應用

本論文主要目的是為了以HyperMesh、LS-Dyna等有限元素分析軟體來進行實例模擬分析應用，首先將立體拉伸試片模型的應力應變分析而進行比較之結果與斷裂口形狀，並以實際試驗的方式，將拉伸試驗後之結果紀錄，而應力-應變圖轉換成模擬所需之數據，應用Excel將數據換算工程應力、工程應變、真應力、真應變等，再返回有限元素分析軟體進行材料設定與測試，此方法主要是將實驗值，與數值分析值之間相互比較得到較合理性以及正確性，再以同樣的方式，將兒童安全座椅的檢測試驗的紀錄資料，與軟體模擬分析做比對，藉此減少兒童安座椅的實際檢測試驗次數，以達到降低研發成本。本研究使用軟體分別為前處理軟體HyperMesh，與CAE分析軟體LS-DYNA，分析前撞時向前式安全座椅結構動態試驗的衝擊受力情況，模型都是由3D繪圖軟體pro/e建立，再由前處理軟體HyperMesh，進行有限元素設定、材料性質設定、碰撞接觸設定、加速度設定、輸出條件設定等，再藉由LS-DYNA顯性求解器求解，分析兒童安全座椅整體受力情形，並與檢測試驗資料做對照，以降低開發成本與開發時間。

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具線上厚度量測之雷射量測系統開發設計

本文利用高精度雷射測距儀和移動平台，自行建構一套具線上功能厚度檢驗系統，並以輪胎橡膠皮為線上檢測對象。進而檢驗出標準差及製程能力指數，並評估量測了解能力。本系統為即時量測系統，能將所獲得的數值整理與標準值比對並顯示，讓現場人員能做出調整，精確的修改誤差提高產品品質。 因為雷射的方向、相位、波長一致，有高度凝聚性，不容易擴散，所以選擇雷射為量測工具。本系統高度重複性誤差為0.0081mm，滑軌水平度量測重複性誤差為0.0145mm，與三次元量床重複量測誤差為0.0252mm。

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焦電感測器之電極設計

本研究利用有限元素模型模擬分析氧化鋅薄膜焦電感測器之時變溫度場。由結果得知，當氧化鋅薄膜厚度越薄時，改變電極寬度所能改善時變溫度場的程度將更加明顯。氧化鋅薄膜厚度為200 nm時，電極寬度為1 μm明顯提高時變溫度率，並達到飽和約為27 ％，而氧化鋅薄膜厚度越薄時，其最佳電極寬度越小。減少氧化鋅薄膜厚度能明顯提高時變溫度率及縮短響應時間，並且最佳電極寬度設計能更進一步提高時變溫度率，當氧化鋅薄膜較薄時，電極寬度小於最佳尺寸時，反而降低時變溫度率。並且由實驗結果成功驗證模擬可靠度，證實電極寬度為設計焦電感測器時一個重要之關鍵參數。

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CAE技術運用於風力發電機的動態分析研究

本文結合有限元素分析軟體 ANSYS 及多體動力學系統分析軟體 RecurDyn，探討風力發電機的運動模擬及靜態、動態之結構負載。在靜態結構分析方面，以 ANSYS 求解葉片模態振型、頻率、阻尼，將材料、模型、元素、結果檔案、匯入 RecurDyn，求解風力機塔架 ( Tower )、葉片( Blade ) 於結構負載下的應力、應變、總變形量，另以 ANSYS Workbench 於全域施加一標準地球重力，求解風力機受重力影響下的結構應力、應變、變形量，將兩者的所求得的解做一比對，以此驗證分析的正確性。在動態分析方面，把關鍵部位替換成撓性體，模擬葉片、塔架在風力機運轉中的應力分佈及總變形量。

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五軸誤差量測之路徑規劃與幾何誤差分析

本論文對於工具機的幾何誤差進行探討，首先利用齊次轉換矩陣推導並建立五軸工具機的運動學及幾何誤差模型，該幾何誤差模型包含線性軸及旋轉軸共43個幾何誤差，接著分析此誤差模型，找出對於五軸總體誤差具有關鍵影響之誤差項以及該誤差相對應之幾何參數。此外，利用所推導之順逆向運動學方程式產生刀具中心點(Tool Center Point, TCP)之NC命令，並進行XYC三軸同動之K2路徑規劃，接著透過Matlab軟體進行NC路徑模擬與驗證，分別針對五軸工具機進行幾何誤差模擬與分析，並對於模擬結果探討並歸納出幾何誤差會產生之圖形種類。最後實驗結果驗證該方法可以模擬工具機的幾何誤差，並針對誤差進行補償，用以提升機台精度。

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CNC工具機動態結構特性分析測試與結構改良設計

本論文主要以幾種不同種類的機型探討工具機結構的動態特性，應用實驗模態測試法(EMA)與有限元素分析法(FEM)進行結構的系統動態特性分析，但對於結構日趨複雜的工具機，結構元件之間的接合方式對整機結構動態特性會有很大的影響，本文將以ANSYS有限元素法，架構硬軌和線軌兩種類型機台的有限元素模型，模擬結構系統的理論解析，探討其共振頻率、模態振型及介面剛度等，並透過機構分析軟體RecurDyn的剛柔分析，模擬結構移動時所產生的慣性振動對底座和立柱的動態影響、接觸應力等，進而應用實驗模態測試法，使用LDS頻譜分析儀，量測出主軸頭實際在運轉加工時所產生的頻率響應函數(FRF)，進而利用ME’s cope後處理軟體求得實際結構之模態頻率、模態振型等模態參數進行模型驗證、評估，最後再以拓樸最佳化分析進行結構設計改良，以做為提供日後修改設計時之參考。

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網際符號輔助軸接連桿機構之基因演算法尺寸合成系統

在本篇文章提出一套結合數學軟體Maxima與網際運算平台之符號輔助連桿機構合成系統，使用三角幾何疊代出節點座標位移方程式，再由實數基因演算法 (Real-coded Genetic Algorithms, RGA) 搜尋軸接之任意多連桿機構尺寸，以解決路徑生成 (Path Generation) 問題。 首先工程師能夠在網際工作平台推導幾何數學公式，並在雲端轉換成為幾何位置關係式，再由客戶或業務員透過畫布 (Canvas) 進行機構需求設計，由伺服端接收任務開始進行 RGA 演算搜尋，最後以郵件通知完成並展示動畫及收斂結果。

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桌上型銑床機之結構分析與優化設計

本論文針對SH-850銑床機進行雷射精度檢測、整機切削力模擬分析與拓樸結構優化設計。藉以達到精度上的提升、減少材料使用。 本實驗中雷射精度檢測部分，使用Renishaw雷射校正儀對銑床機進行X、Y、Z三軸向精度檢測，此誤差來自於導螺桿的精度不足、各齒條段裝配不佳與齒輪間的背隙。實驗後將各軸誤差之數據加以統整，以利加工時將其誤差值考慮進去。 此SH-850桌上型銑床機在進行加工時，容易因剛性不足，而造成精度下降，本實驗使用ABAQUS對整機進行模擬分析，以得到整機之應力分布情形、位移與變形量。再以此應力分布大小等數據做為參考，將其結果用於拓樸優化設計之中。 本文使用ABAQUS 6.11與TOSCA共同開發之拓樸優化模組，對整機各部件分別進行結構優化設計，其目的在於降低應力集中情形，減少結構變形量，進而達到加工精度之提升，以及延長機台壽命。也可以使用優化設計將原本非應力集中區塊，重新設計鏤空部件，降低材料成本，減少伺服器馬達負擔。 最後將優化重新設計過的零部件，分別再進行模擬分析，以驗證優化後之部件應力集中情形與局部位移變形量皆有得到改善。

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黏性熱逸散對微流道中電滲流熱傳特性之影響

目前研究微流道內流體之熱流特性相關文獻，絕大部分侷限於牛頓流體的流動行為分析，然而許多用於實驗室晶片的生醫流體並不適合視之為牛頓流體，所以非牛頓流體於微流道內的熱流傳輸現象值得更深入的研究。 在微流道中以電滲驅動流體的情況下，因外加電場產生的焦耳熱效應，及因摩擦力產生的黏性熱逸散皆可能對熱傳特性造成影響，故本研究旨在分析微流道內以電滲流方式驅動微流道內流體之熱傳機制，並探討焦耳熱及黏性熱逸散效應對熱傳之重要性。本文旨在探討黏性熱逸散對微流道中電滲流熱傳特性之影響，藉由求解電位場、動量及能量方程式可得到電雙層中之電位分佈、流體速度與溫度分佈及紐賽爾數。 本文探討三個重要參數，即布林克曼數(Br)、流動特性指數(n)、焦耳熱參數(G)的相互影響下，對溫度分佈及紐賽爾數(Nu)之影響。不同的流動特性指數情況下，焦耳熱為正或負時，布林克曼數增加則無因次化溫度減少。在分析紐賽爾數(Nu)的分佈中，分別探討流動指數(n)為0.5、0.8、1.0、1.2及1.5時在不同焦耳熱參數(G)的情況下之溫度分佈，布林克曼數增加則紐賽爾數明顯減少，焦耳熱G值為負時，紐賽爾數會產生一奇異點的現象，此現象由於極小的 值而導致極大的紐賽爾數；不管流體指數為n < 1剪切變稀(Shear thinning)或n > 1剪切增稠(Shear thickening)，紐賽爾數(Nu)變化的趨勢皆相似。

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快速收折轉換機構之創新設計研究

本研究之主要目的在於發展一種快速收折轉換機構之創新設計方法，將機構縮放即可達到轉換功能，因為轉換機構在各種領域有相當廣泛開發潛力與應用價值。因此本研究首先將各種不同運動鏈進行構造合成，其次將運動鏈串並聯組合創新多種轉換機構，創新設計包括有自行車－行李車之轉換機構、自行車置架－儲放櫃之轉換機構、燈-扇之轉換機構、桌－櫃之轉換機構、鏡－置物架之轉換機構及單層－多層幾何桌之轉換機構等，展現這些轉換機構之展開及收折轉換其連續變化過程，尤其提出了一種新的多層平面串並聯組合方法，結合創新機構設計原理，達到單層與多層、平面與立體之快速收折轉換機構。本研究所提出之創新設計方法將可進一步擴展至醫療輔具、運動器材及生活科技等不同應用上，相當具有未來發展性。