模型建立

模型建構屬於前處理過程，主要為選擇元素型態、設定各部分材料性 質、建構模型之幾何型態，以及整體模型之網格化。本研究之分析目的在 於求得複合塑膠車燈系統振動分析等效模型，本節包含車燈用夾治具FEA 分析外，並導入車燈本體FEA模型。所選擇之元素型態與分析治具相同皆 採用2D之Shell元素，模型建置前分別對車燈與夾治具先行拆解量測各組 件質量（表13及表19）來提供以下分析做比對參考。

5.1.1 車燈夾治具有限元素分析

此治具結構共分為底板、二根Z型支撐架以及二根L型支撐架，支撐 架 與 底 板 係 採 鋼 質 內 六 角 螺 絲 穩 固 鎖 附 ， 模 型 建 構 由HyperWorks之 HyperMesh模組進行3D建構後並直接進行網格製作，夾治具網格製作先採 以粗劃分進行，主要考量在外觀輪廓不變下進行網格處理，模態及頻率響 應較不受影響。表13為本文設定之分析模型網格資訊表，由所建置之分析

模型體積與表5材料密度可分別獲得模型各分析元件模型質量，比較分析 質量與實際物件秤重差異在2.5%以下，誤差存在主要在於模型簡化所 致，此誤差可符合與實際之一致性。

1. 固定邊界自然模態分析：在有限元素分析上透過Altair HyperWorks 套裝軟體之Optistruct結構分析模組獲得理論之自然頻率與模態振 型，主要包含（1）模型導入、（2）網格建立、（3）接觸邊界設定、

（4）模態方析設定方式等；分析工具設定步驟如附錄一。

2. 強 制 激 振 有 限 元 素 分 析 ： 透 過 Altair HyperWorks 套 裝 軟 體 之 Optistruct結構分析模組獲得FEA強制激振頻率響應，主要包含（1）

模型導入、（2）網格建立、（3）自由度設定、（4）強制激振頻率與 掃方式設定、以及（5）動態分析資料輸出方式等；設定分析步驟 如附錄二。

5.1.2 結果討論

1. 固定邊界自然模態響應經由分析可獲得表14三組模態結果；其中 在0~500Hz之間支撐架L1並無頻率響應發生，支撐桿Z1在頻率 157Hz有一模態，支撐桿Z2在頻率201Hz有一模態，而支撐桿L2在 頻率427Hz有一模態產生。固定邊界自然模態實驗FRF與FEA分析 頻譜彙整如表15所示，在0～500Hz內，支撐架L1之實驗與分析皆 無頻率響應發生。支撐架Z1頻率響應誤差為3.29％，主要誤差研判 應為實物之E值與分析時查表所得E值有差異所致，但模態振型同 為頂部前後bending現象。支撐架Z2頻率響應誤差為6.94％，主要 誤差研判亦為實物之E值與分析時查表所得E值有差異所致，但模 態振型同為頂部前後bending現象。支撐架L2頻率響應誤差為-0.23

％，模態振型同為頂部前後bending現象。整體而言，此模態分析

驗證與實驗結果一致性高。

2. 經由 HyperView 模組讀取由 OptiStruct 分析所產生之.res 結果檔，

可由圖36 獲得各支撐架自由端固定處頻譜與加速度響應；其中在 0~500Hz 垂直向強制激振分析下，支撐桿 L1 並無頻率響應發生，

支撐桿 Z1 在頻率 157Hz 發生有 5.4g 之響應，支撐桿 Z2 在頻率 203Hz 發生有 8.4g 之響應，而支撐桿 L2 在頻率 425Hz 發生有 8.7g 之響應。由共振搜尋實驗與FEA 之頻譜差異表（表 16）結果顯示，

整體在 FEA 與實測所得之共振頻率誤差皆小於為 5%，最大誤差 是支撐架Z1 為 4.46%，而加速度位準誤差最大為 58.82%，主要誤 差研判為所選用之支撐架Z1 因生產時熱處理因素其材料性質與分 析時查表所得之材料性質有所差異。但整體分析結果與實驗比較 下，整體頻譜與響應趨勢一致。

3. 由分析結果建議兩物件間螺孔剛性連結設定時，可選擇較大剛性 物件（本文為支撐架）定義為獨立點，反之定義為依靠點（本文 為底板）。

4. 結果顯示要模擬夾治具支撐架與底板間螺絲穩固鎖附方法，需在 兩物件螺孔間以剛性元素(rigid beam element)強化連結，例如支撐 架底部周邊與底板間再補強連結之設定與實驗有較佳吻合結果。

5. 網格劃分差異（圖37、表17）設定分析結果顯示，粗網格可達到 相同頻率響應預測準確性，由表18結果顯示並可縮短約8倍分析時 間，因此，分析時並非網格越細對結果較有益。