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機車結構疲勞壽命分析技術簡介
  • 發布年度:2011
  • 主要類別:CAE技術
  • 次要類別:電子報
  • 車輛研究測試中心 工程分析中心 陳奕安

    騎著機車在大街小巷趴趴走,實在是快意又方便,有時後一個人騎,有時候兩個人騎,有時候還…。我們所騎的機車每天要承受各種不同的乘載重量、不同的路面以及各種加速、轉彎、煞車、或快或慢等不同的反覆操作情況,而且機車也必須撐得夠久,才能跟得上消費者的期待。要滿足這麼多的要求,機車的設計開發工程師是如何做到的呢?在機車上市前,是如何確認可以符合消費者的期待呢?

    舉例來說,若要開發一款新型機車上市,所設計的使用年限為10萬公里,那我們如何能得知在10萬公里行駛過程中,會不會因為長時間承受各種往復力量變形而發生結構疲勞破壞呢?最直接的方法當然就是在試車場實車路試,直接組裝好原型車在所設定的道路上行駛10萬公里,但這麼做至少要花好幾個月的時間,不但須先完成原型車,也要耗費許多人力與物力,而且路試人員的風險也較高,因此大多在產品設計開發最後階段,對產品耐久性做最終把關時才會使用。

    另一種評估方式是在實驗室內,將機車架設在油壓缸所組成的測試平台上,並將在特定路段所路試量測的實車入力訊號,轉換為油壓缸的作動訊號,在實驗室內重現機車路試的受力情況。這種在實驗室以油壓缸反覆施力的方式,與在試車場實車路試相較,除了無路試人員的風險外,相對也可減少許多測試人力並縮短測試時間;但由於測試件須為原型車,因此一般都得在原型車製作完成後才能使用。

    此外,還有一種可以在還未做出原型車的設計階段,以電腦模擬計算車體結構疲勞壽命的評估方式,只要將所設計的機車各個主要結構元件的形狀、尺寸、材料特性參數、各元件接合方式,以及所要行駛的路面形狀與行駛車速等資料,輸入電腦建立數值分析模型,運用結構計算軟體,即可計算出結構受力的變形、應力等數據資料,並以動畫方式呈現出來,使設計者可以很容易地掌握設計的優劣與調整設計的重點方向。
     

    圖1即為模擬一簡易車架,於所設定的路面與車速行駛時,車架所反應的動態變形與應力歷程。

    圖2則是將應力歷程輸入另一疲勞壽命計算軟體,所算出的結構各部位疲勞壽命,可以供設計者判斷是否符合設計要求,或再據以調整設計。

    車輛中心建置有各種耐久測試道的試車場,也建置了實驗室路況模擬與電腦模擬計算的結構疲勞壽命分析能量,可以配合各式車輛設計開發各個不同階段的需要,交互搭配運用,解決開發過程中各種結構疲勞破壞的問題,提供業者完整的產品設計改善與測試開發驗證服務。雖然上市機車的耐久性都已經過了層層的把關確認,但是當您騎乘機車的時候,還是得切記不要超載,也不能超速哦。

    若需要進一步瞭解相關內容細節,歡迎洽詢車輛中心 技術服務處 工程分析中心  陳奕安工程師  電話:04-7811222 分機3131   email:lostsky93@artc.org.tw
     

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