有限元素分析程序:
˙將求解域離散成以節點相接的元素模型
˙建立個別元素之節點力與位移關系,求出各元素之勁度矩陣
˙在滿足節點位移之諧合條件及節點受力之平衡條件下,將個別元素之勁度矩陣組合成整個求解域之總勁度矩陣
˙將求解域之總勁度矩陣配合已知節點上之邊界條件,即可計算其它節點上之未之應力、應變與變位
˙利用元素內之插值函數,可得元素內任何位置之應力、應變與變位超音波喇叭(HORN)有限元素分析展開
˙構建一合適的共振體形狀繪制圖型─立體圖
˙啟動分析軟件導入圖型檔案
˙設定分析參數─材質、密度、楊氏系數、
˙設定分析組件數據─建立、編輯
˙欲求解的數目〈Mode數〉頻率范圍〈上、下限〉
˙檢查幾何圖型─重迭、破洞
˙element數目愈小分析愈精準但計算費時
˙執行分析,觀看分析結果,尋找類近共振模態
˙有類近共振模態─儲存影像─位移、應力、與向量
˙無類近共振模態─重新構思新的共振體檢視喇叭(HORN)振動摩擬分析影像
˙前視位移 從喇叭正面影像觀看喇叭位移分布狀況,位移振幅均勻度及位移振幅量。
˙立體位移 從喇叭立體影像觀看喇叭位移分布狀況,補充正面影像觀看不到的部位。
˙前視應力 從喇叭正面影像觀看喇叭應力分布狀況,應力集中度及應力相對值。
˙立體應力 從喇叭立體影像觀看喇叭應力分布狀況,補充正面影像觀看不到的部位。
˙向量 從向量影像觀看喇叭振動方向,可細觀察振幅向量均勻度及應力集中部位的振動狀況。
˙細部應力、向量 觀看局部部位的細部應力、振幅向量狀況。
˙不同軸向之應力、向量 觀看喇叭振動不同軸向時的應力、向量狀況。
何謂有限元素分析?
將材料作有限度的分割,分割出有限的小單元,由于單元很小可以假設每一小單元內部其性質是相同的,而單元與單元的性質不同,這樣就化繁為簡,可以進行分析,元素切割越小,所得結果越精細,此稱為有限元素分析。有限元素分析軟件可以用來做一般結構應力分析、動態系統仿真、熱傳導分析及磁場分析外,亦可拿來做優化設計。有限元素分析需要龐大的 運算, 如沒有計算機協助是無法進行運算的;在有限元素分析中,主要的目的是決定零件或系統 經由一些環境條件的驅動,反應為何。這個分析結果可被用來驗證其性能,也可以用來改良其設計和優化其設計。當然,所有的這些結果必須有正確的設計模型,正確的定義環境條件和FEA(有限元素分析)軟件本身被正確的執行三大條件。
超聲波焊頭有限元分析
超聲波使用有限元素分析,最早可追溯20年前,與工研院機械所振動實驗室合作,做超聲波振動部組,尤其是超聲波焊頭之振動模態分析,算是觀念的啟萌,后來在1995年,公司開發超聲波I.C焊線機,申請業界科專計劃補助,購買了第一套軟件,才得以進行持續的研究和改善,至今10多年了,恒波超聲波在有限元素分析的應用上,更持續與國內研學單位合作,尋求優化設計,所謂優化設計是將客戶要熔接之振幅需求,利用有限元素分析找出最佳的超聲波模具的設計方式,最佳的振幅分布及最少的應力影響,在一些特殊之應用,除了HORN (超聲波焊頭) 要考慮外,其他連要熔接之塑料工件,甚至底座也要分析,透過這些應用,不僅超聲波焊頭 (HORN)之壽命延長,熔接質量也大幅提升。
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