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作者:吳尚杰(2002-03-21);推薦:徐業良(2002-03-26)

ES-792-18X7.5 ET52輪圈分析與測試實例

本文敘述利用本研究發展之機率破壞預測模式,分析、預測、與實際測試ES-792-18X7.5 ET52輪圈之實例。本型式共經過三次電腦模擬分析,其中第二次分析結果較差,但憑經驗判斷應該可以通過測試,因此大膽地採用較差的分析結果進行開模。然而,現實終究是殘酷的,實際測試驗證了我們的經驗判斷錯誤,也更證實了本研究電腦模擬分析的價值。

1. 電腦模擬分析結果

1為該型式輪圈第一次彎曲測試的分析結果,預測破壞機率為66.15%,但從整個輪圈的應力分布狀況來看,應力最大的發生部位僅為肋骨的某一點,因此判定可能是因為element切割不當所造成的應力集中現象,如果將逃料孔加大,應該可以使應力分散較均勻且可以通過測試,同時減輕輪圈重量,因此將逃料加大做第二次的CAE分析。因該次結構不確定是否可以作為開模的依據,因此並沒有作徑向測試的分析。

2為該型式第二次彎曲分析的結果,其預測破壞機率高達93.6%,同時,以此模型進行徑向測試CAE分析結果如圖3所示,其預測破壞機率高達100%。但觀察整個輪圈的應力分布狀況較第一次分析時為平均,且較不會集中在某些特定部位,可能可以通過測試,因此建議採用第二次的分析結果開模。

1. 第一次彎曲測試電腦模擬分析結果

2. 第二次彎曲測試電腦模擬分析結果

3. 徑向測試電腦模擬分析結果

2. 實際測試結果

4為依據第二次分析結果所做出的成品進行實際彎曲測試的結果,彎曲測試共測試2只,在肋骨背面的逃料孔兩側皆有些微裂痕,結果判定為失敗,其發生裂痕的位置與電腦模擬分析預測位置相當接近。

 

4. 彎曲測試結果

5為實際徑向測試的結果,徑向測試僅測試1只,在肋骨接近尾端的部位產生明顯的裂痕,結果判定為失敗,其發生裂痕的位置與電腦模擬分析預測位置相當接近。

5. 徑向測試結果

3. 修改對策及最後測試結果

針對上述測試結果,我們認為是肋骨的強度不足所造成的結果,但因正面造型受到客戶的限制,因此決定將肋骨背面的逃料作補強,我們採取的修改對策是將逃料向內側單邊縮小3mm,並且將逃料深度也同時改淺3mm。將上述修改設計進行電腦模擬分析,結果如圖6及圖7所示,彎曲及徑向預測破壞機率分別降低為61.96%25.83%。以此設計再進行第二次試作及測試,結果不論彎曲或徑向測試皆為通過。

6. 修改後的輪圈彎曲電腦模擬分析結果

7. 修改後的輪圈徑向電腦模擬分析結果

由此經驗得知,加強肋骨逃料結構可以有效地降低平均應力及應力振幅的數值,在輪圈正面外觀無法修改的情形下,加強肋骨逃料結構似乎是唯一的方法,但輪圈的重量也將隨之增加。8. 破壞機率等高線圖與舊有模式之比較