車輛研究測試中心 零件品質部 / 林裕翔

歷經金融風暴的低潮，近二年車市逐漸升溫，各種與汽車相關的零配件市場亦蓬勃發展，尤其是許多具個人特色的外觀部件，更是隨著流行推陳出新，在外觀上最容易引人注目、最能營造出特色的輪圈樣式便是其一。售服市場輪圈款式造型多變，為符合市場需求，產品的開發往往是少量多樣。因應市場需求款式之變化速度，輪圈製造廠能在越短的時間內完成輪圈產品的開發及測試，就越能搶得市場先機，除了確認產品符合市場需求外，也必須替消費者做安全上的把關，讓產品好看，又能安心使用。

以鑄造鋁圈開發流程為例，以往傳統作法是先設計外型，請模具廠依設計圖製造模具，進行試模，再針對試模件原型進行基本的性能/耐久測試（如圖一）。若測試無法通過，再依經驗值針對產生裂紋處進行修改，改變肉厚來強化結構，藉由反覆之測試、修改以進行改良。這種經驗試誤法，對於結構複雜或是受力分布設計不佳導致安全係數較低之輪圈，可能會出現補強某一處後，反而造成應力集中於另一處的狀況，需反覆修正多次，導致產品無法如期上市。因此，目前許多輪圈廠已投入發展CAE（電腦輔助工程）技術，在產品設計階段即藉由電腦數值分析方法（如圖二）預作分析，了解輪圈最大應力集中點、設計上是否能符合各項測試要求等數據，以縮短開發時程，並節省重複測試及修模的開發成本。

圖一 三項法規試驗示意圖

圖二 CAE 三項試驗分析示意圖

但伴隨而來的問題是，就算電腦可以挑「土豆」，但，電腦模擬輪圈測試的分析結果準確嗎？輪圈測試中實際受力值是否與CAE分析值相符合？若要分析結果準確，最基本的條件即是材質輸入的參數要正確，例如取樣產品原材料進行材料性能分析（如抗拉試驗、疲勞試驗等），將這些實測數據輸入CAE分析，即可提高分析設定與實際測試件之材料特性符合度。除此之外，另一種更能提高準確度之方式，即是在輪圈動態性能測試過程中，將輪圈結構所受之實際應力值（應變）量測記錄下來，直接與CAE分析結果進行比對，藉此確認設定參數可信賴性，並進一步調整設定參數，提高分析準確度。

應變量測是使用適當的應變規，黏貼在欲與CAE分析值比較之點位，藉由資料擷取系統，完整記錄測試過程中輪圈應變值的變化。黏貼點位、應變規種類、以及試驗設定條件等選擇（如圖三），需視CAE分析欲了解實際值之點位及應力方向、輪圈材質、以及進行的測試種類（例如衝擊試驗為瞬間之負載，其擷取頻率即需設定較高），在測試前必須與分析者及測試者進行溝通及確認，以利應變資料擷取系統之架設與設定（如圖四)。

圖三 常用之應變規及黏貼示意圖

圖四 徑向負載測試之應變擷取系統架設及應變數值紀錄示意圖

應用輪圈應變量測進行輪圈測試結果比對之方式，目前已逐漸被國外車廠、檢測機構採用，除了可了解並評鑑輪圈製造廠的分析驗證能力，亦為實驗室認可時代替傳統輪圈比對試驗耗時不穩定的解決方案。另外，亦可用於定期查驗測試設備負載之穩定度，相較於設備荷重元之靜態校正，其所提供之量測數值，能呈現最真實的輪圈受力狀況，於比較分析上亦更具意義。

ARTC零組件實驗室自2007年取得德國TUV SUD Automotive實驗室認可後，已建立此量測技術能量，除對內用於本身實驗室的品保確認，對外亦提供國內外輪圈廠應變量測服務，更可搭配CAE分析中心的模擬分析技術，提供國內外產業一貫化的分析驗證加值服務，最終協助輪圈產業提昇產品開發能力，拓展國內輪圈產品之國際競爭力。

如需要進一步的資訊，請洽：
品質性能課 林章能 工程師，分機7226，e-mail：cnlin@artc.org.tw；
                林裕翔 工程師，分機3336，e-mail：rosonlin@artc.org.tw；
工程分析中心 毛慶平 工程師，分機3310，e-mail：maocp@artc.org.tw。