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研究生: 孫東亮
Tung-Liang Sun
論文名稱: 行動電話蓄電池蓋板壓力安全機制之穩健設計
The Robust Design on the Pressure Safety Mechanism of the Battery Cover Plate in the Cellular Phone
指導教授: 蕭德瑛 博士
Dr. Dein Shaw
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2001
畢業學年度: 89
語文別: 中文
論文頁數: 101
中文關鍵詞: 穩健設計薄板理論有限元素分析田口方法參數設計公差設計敏感度分析最佳化方法
外文關鍵詞: robust design, shell theory, finite element analysis, Taguchi's method, parameter design, tolerance design, sensitivity analysis, optimization method
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  • 行動電話已成為現代社會中人們必備的通訊工具,行動電話蓄電池自然亦成為人們的隨身配件之一。為了確保蓄電池不致因撞擊或其它電化學反應激發的內壓而造成爆炸或燃燒的危險,必需賦予其安全洩壓之機制。
    一般之作法係使用一種特殊的聚合物薄膜,封閉蓄電池之開口,但價格昂貴。本研究以低廉之鋁合金蓋板取代聚合物薄膜,經過特殊的設計,使其具有相同的安全洩壓功能。

    本文的目的,在建立一個能代表行動電話蓄電池蓋板承受內壓時之應力模型,再以此模型找出使蓋板在指定的安全壓力上限值變動範圍最小的條件下,與應力有關的各設計參數的標稱尺寸與公差,從而建構出完整的蓄電池蓋板壓力安全機制的穩健設計。

    本文以薄殼理論與ANSYS有限元素分析為基礎,建立包含各設計參數的蓋板應力模型,過程中探討了應力集中因子與凹痕敏感度對應力行為與設計的影響。再以田口品質工程的解析方法展開影響蓋板應力之參數分析、敏感度分析與公差設計。最後以Lagrange最佳化方法探討蓋板安全機制參數之最佳化設計。


    摘 要 I 誌 謝 II 目 錄 III 圖目錄 V 表目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2文獻回顧 3 1.3研究目標 5 1.4研究方法 6 第二章 理論模型建立 8 2.1薄板定義 8 2.2基本假設 8 2.3矩形薄板彎曲的統御方程式 9 2.4圓形薄板彎曲的統御方程式 13 2.5圓形薄板的解 17 第三章 有限元素分析 19 3.1有限元素分析簡介 19 3.2 材料特性與邊界條件 21 3.2.1材料特性 21 3.2.2邊界條件 21 3.3元素類型的選擇 22 3.3.1目標 22 3.3.2方法 23 3.3.3 實體模型與薄殼模型的不同 24 3.3.4 薄殼模型 25 3.3.5 實體模型 31 3.4網格大小的影響 36 3.5蓋板有限元素模型建立 37 3.5.1 shell 93 38 3.5.2複材shell 99 40 3.5.3網格大小之收斂分析 42 3.5.4 solid 92 43 3.6軸對稱分析可行性的探討 44 第四章 穩健設計 46 4.1應力修正因子 46 4.2應力集中與凹痕 48 4.2.1應力集中 48 4.2.2含凹痕之蓋板實體分析模型 50 4.3凹痕敏感度 53 4.4應力集中因子 56 4.4.1 t-d 對 Kt-d 56 4.4.2 w/d 對 Kw/d 59 4.5蓋板完整應力模型 64 4.5.1模型推演 64 4.5.2模型驗證 65 4.6田口品質工程應用 66 4.7材料之最小強度與常態分佈 69 4.7.1統計的應用 70 4.7.2平均強度推估 71 4.8參數分析與最佳化分析 72 4.8.1 Lagrange最佳化方法 73 4.8.2蓋板最佳化分析 74 4.9敏感度分析 84 4.10公差設計 86 第五章 結論 89 參考文獻 91

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