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研究生： 林正豐
Lin, Cheng-Feng
論文名稱： 棒球面罩新式樣之研究
New Styles for Baseball Mask
指導教授： 潘文峰
Pan, Wen-Fung
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 工程科學系
Department of Engineering Science
論文出版年： 2004
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 81
中文關鍵詞： 撞擊 、有限元素 、棒球面罩
外文關鍵詞： ANSYS, LS-DYNA
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    • 　　目前市面上的棒球面罩大都是由碳鋼材料各別加工成鋼條後，再經由焊接加工接合成型的。由於鋼材面罩重量約1公斤，在長時間使用時會影響到球員及裁判的反應，而且在加工製造上需經數次的加工程序，會造成製造成本過高的負擔。因此本文提出新材料、新造型及新的製作方式來研發出重量輕、製作成本低且符合安全標準的棒球面罩。
    　　本文先根據棒球面罩的新造型，運用Pro-Engineer 3D繪圖軟體，建立棒球面罩3D幾何模型。再將幾何模型轉到3D有限元素分析軟體ANSYS/LS-DYNA，並進行元素的切割。同時，根據實際棒球各種撞擊施力的狀態，建立起負載的條件，並根據實際面罩穿戴的狀況，建立起面罩的邊界條件。應用非線性有限元素法，進行棒球面罩於高速撞擊狀態下的變形模擬。其次，本文將針對鋁、鎂及高分子等不同材料，進行各種不同的模擬與分析，在符合鋼材料面罩所需的強度要求及變形量下，求得該材料棒球面罩應該有的尺寸規格。由於本文所提出的新式面罩，乃是依據其尺寸、幾何形狀及規格，以一體成形的方式成型，所以，在製造加工上，以模具充模方式進行量產即可，將可避免造成過多的人力與物力的浪費。

    NONE

    第一章緒論..........................................1 1-1 前言....................................................1 1-2 文獻回顧................................................2 1-3 研究方向與計畫............................................4 第二章相關理論...................................8 2-1 基本有限元素法............................................8 2-2 運動方程式的求解...........................................8 2-2-1 運動方程式........................................................ 8 2-2-2 控制方程式（Governing Equation）...................................... 9 2-2-3 虛功原理（Virtual work principle）.....................................11 2-3 有限元素法（Finite element method）求解.....................13 2-3-1 實體元素（Solid element） ........................................... 13 2-4 運動方程式之時間積分.....................................19 2-4-1 隱式積分法（Implicit method） ........................................ 20 2-4-2 顯式積分法（Explicit method） ........................................ 22 2-4-3 顯式積分法與隱式積分法之比較....................................... 22 2-4-4 時間步長之設定..................................................... 23 第三章建立模型......................................25 3-1 CAD/CAM/CAE之簡介.....................................25 3-1-1 PRO/Engineer電腦軟體介紹........................................... 26 3-1-2 ANSYS電腦軟體介紹................................................ 27 3-2 棒球面罩外框種類.........................................27 3-3 新面罩建立的架構基礎.....................................31 3-4 新面罩模型的建立.........................................32 3-5 新面罩模型與舊面罩模型之比較................................35 3-6 支架尺寸的定義標準........................................38 3-6-1 定義支架直徑尺寸.................................................. 38 3-6-2 定義支架直徑尺寸的增量大小........................................ 39 第四章ANSYS分析方法................................41 4-1 ANSYS/LS-DYNA 的處理模組...............................41 4-2 棒球面罩之材料參數.........................................44 4-3 ANSYS處理流程..........................................46 4-3-1 前處理模組PREP7................................................ 46 4-3-2 求解處理模組SOLU ................................................. 49 4-3-3 後處理模組POST1 與POST26....................................... 50 4-4 支架直徑尺寸大小的決定....................................51 4-4-1 靜力分析與動力分析的取捨........................................... 51 4-4-2 靜力分析之邊界條件與負載設定....................................... 52 4-4-3 靜力分析方式求得支架直徑尺寸....................................... 54 第五章結果與討論....................................59 5-1 前文回顧與比較..........................................59 5-2 模擬分析結果.............................................60 5-3 各項評估與比較..........................................67 5-3-1 重量之評估與比較................................................. 67 5-3-2 易抓取性之評估與比較............................................. 69 5-4 分析與評估結果之討論.....................................73 第六章結論與建議......................................76 6-1 結論...................................................76 6-2 建議.....................................................77 參考文獻.............................................78

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    下載圖示 校內：2005-06-15公開
    校外：2009-06-15公開
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