有限元素法

1、I摘要有限元素法是目前最為廣泛使用的鍛造設計評估方法，但要獲得最適當之鍛造參數(shù)設計，常需多次嘗試錯誤的分析、設計修改，仍是相當耗時。為有效縮短開發(fā)時程，本研究建構(gòu)了一套鍛造參數(shù)設計最佳化程序，將於電腦上進行鍛造製程模擬解析視為實驗，在眾多製程參數(shù)下，以田口實驗計畫法針對主要參數(shù)進行模擬分析規(guī)劃，獲得各參數(shù)對鍛造設計目標的最佳水準組合與影響性。對於多工程鍛造設計有道次間相互影響之效應或特殊品質(zhì)要求，如果把所有因素放入鍛造設計目標，將使得最

2、佳化參數(shù)分析變得相當複雜而不易使用。因此，本研究採用在單一主要特徵目標函數(shù)下進行分析，獲得最適當之參數(shù)組合後再進行符合品質(zhì)或其他實務上之評估修正，達到兼顧品質(zhì)水準及以最少的模擬次數(shù)找出最適當之製程條件與鍛模設計的目的。熱鍛模具主要的失效模式是磨耗，為能更直接以模具壽命做為最佳化之目標函數(shù)，本研究完成以Ard磨耗理論為基礎(chǔ)，在模具硬度與模具材料之磨耗係數(shù)為溫度函數(shù)的假設下，以高溫硬度及高溫磨耗試驗建立其關(guān)係函數(shù)，並據(jù)以修正Ard磨耗理論使

3、之適用於熱鍛模具之磨耗分析。依據(jù)所建構(gòu)之鍛造參數(shù)設計最佳化方法與模具磨耗預測模式，在模具磨耗最小化的目標下，實際應用於鈦合金人工髖關(guān)節(jié)髖臼杯的鍛造設計最佳化，不但成功鍛造出符合顯微組織與尺寸精度要求之產(chǎn)品，更得到較經(jīng)驗預估還長的模具壽命。驗證了本研究建構(gòu)之方法，不但能縮短設計時程，獲得最佳化的鍛造參數(shù)設計，且在設計階段即能預估模具可能之使用壽命。I摘要有限元素法是目前最為廣泛使用的鍛造設計評估方法，但要獲得最適當之鍛造參數(shù)設計，常需多次

4、嘗試錯誤的分析、設計修改，仍是相當耗時。為有效縮短開發(fā)時程，本研究建構(gòu)了一套鍛造參數(shù)設計最佳化程序，將於電腦上進行鍛造製程模擬解析視為實驗，在眾多製程參數(shù)下，以田口實驗計畫法針對主要參數(shù)進行模擬分析規(guī)劃，獲得各參數(shù)對鍛造設計目標的最佳水準組合與影響性。對於多工程鍛造設計有道次間相互影響之效應或特殊品質(zhì)要求，如果把所有因素放入鍛造設計目標，將使得最佳化參數(shù)分析變得相當複雜而不易使用。因此，本研究採用在單一主要特徵目標函數(shù)下進行分析，獲得最

5、適當之參數(shù)組合後再進行符合品質(zhì)或其他實務上之評估修正，達到兼顧品質(zhì)水準及以最少的模擬次數(shù)找出最適當之製程條件與鍛模設計的目的。熱鍛模具主要的失效模式是磨耗，為能更直接以模具壽命做為最佳化之目標函數(shù)，本研究完成以Ard磨耗理論為基礎(chǔ)，在模具硬度與模具材料之磨耗係數(shù)為溫度函數(shù)的假設下，以高溫硬度及高溫磨耗試驗建立其關(guān)係函數(shù)，並據(jù)以修正Ard磨耗理論使之適用於熱鍛模具之磨耗分析。依據(jù)所建構(gòu)之鍛造參數(shù)設計最佳化方法與模具磨耗預測模式，在模具磨耗