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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 應用力學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/78127
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor張家歐(Chia-Ou Chang)
dc.contributor.authorTzu-Heng Tsengen
dc.contributor.author曾子恒zh_TW
dc.date.accessioned2021-07-11T14:43:05Z-
dc.date.available2021-11-03
dc.date.copyright2016-11-03
dc.date.issued2016
dc.date.submitted2016-08-12
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dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/78127-
dc.description.abstract半圓球殼陀螺儀之作動為以特定頻率激發諧振半球殼以產生駐波,並利用駐波之進動效應測量儀器所受之轉動,然而當諧振半球殼具有瑕疵時,其自然頻率會產生分歧而使駐波難以被激發以致陀螺儀無法作用。
故本文使用商用軟體的有限元素法(FEM)對具有密度與勁度瑕疵之半圓球殼進行數值模擬,探討密度與勁度單一瑕疵位置與分布對於頻率之影響,以及兩者間之交互關係,並模擬密度與勁度多瑕疵混合之效應。藉由了解瑕疵特性對於頻率之影響,得以更有系統與方向的進行頻率修正的參數設定與分析。
為了解決頻率分歧之問題本文先以不改變半圓球殼結構而僅改變特定區域材料參數之方法進行修正,並探討分別以密度、勁度以及同時以密度與勁度修正對頻率分歧修正的效應。而實務上是以雷射束去材料之方式進行頻率修正,因此改以直接改變半圓球殼之幾何結構,去除特定區域之材料進行數值模擬以更貼近實際情況,並且探討去除區域之修正參數設定對於頻率修正之效應。
zh_TW
dc.description.abstractIn application to the HRG shell, Coriolis forces causes a slow precession of a standing wave which rotation is proportional to the input rotation .With this angular-gain factor we can measure the rotation acting on the HRG by sensing the standing waves precession.
Hemispherical resonator is responsible for sensing angular motion, however some defects such as the voids, bubbles, geometric errors and impurities will be produced during the manufacturing process. The defect causes a frequency difference between two working modes and leads to the loss of gyroscopic effect, and thus the resonator cannot sense angular motion. Density and stiffness imperfection are considered and based on finite element analysis software COMSOL, the finite element model of the imperfect hemispherical shell resonator is established.
Firstly, by changing the imperfection parameters of density and stiffness, to study the relationship between bifurcated frequencies and imperfections.
Secondly, trim at the location of the eigenvector of the vibration mode by setting the material properties, density and stiffness, without changing the geometry to adjust frequency bifurcation.
Lastly, to simulate laser ablation tuning, trim by removing the geometry at the bottom of the hemispherical, and study how the removing geometry parameters affect the frequency bifurcation.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-07-11T14:43:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016
en
dc.description.tableofcontents誌謝 i
中文摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 xi
第1章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 論文架構 3
第2章 Niordson線性薄殼理論 [15][16] 4
2.1 抗變向量與協變向量 4
2.2 座標系統 5
2.2.1 二維曲面座標系統 6
2.2.2 三維簡正座標系統 7
2.3 Niordson薄殼基本理論 9
2.3.1 應變量與位移 9
2.3.2 虎克定律與應變能 11
2.3.3 薄膜應力張量與彎矩張量 14
第3章 半圓球殼振動陀螺儀運動方程式[15][16] 15
3.1 漢彌頓原理(Hamiltion’s Principle) 15
3.1.1 半圓球殼之旋轉動能 15
3.1.2 二維曲面座標系統中的旋轉動能 17
3.1.3 半圓球殼之應變能 19
3.1.4 外部負載 23
3.2 漢彌頓原理 24
球座標 24
3.2.1 變分原理與邊界條件 30
3.3 半圓球殼之運動方程式 32
3.3.1 雷利近似解特徵模態展開法 32
3.3.2 感測係數 37
3.3.3 勁度係數 41
3.3.4 感測方程式 43
3.4 缺陷半圓球殼振動陀螺儀 46
第4章 瑕疵半圓球殼之數值模擬分析 49
4.1 半圓球殼數值模擬的設定 49
4.1.1 半圓球殼的幾何參數與材料參數 49
4.1.2 無瑕疵半圓球殼模態與頻率 50
4.2 半圓球殼的瑕疵模型設定 52
4.3 密度瑕疵之數值模擬分析 56
4.3.1 單點瑕疵天頂角 分佈之效應 56
4.3.2 單點瑕疵方位角 分佈之效應 60
4.3.3 單點瑕疵厚度變化之效應 63
4.3.4 單點瑕疵 方向張角變化之效應 71
4.3.5 單點瑕疵的瑕疵量 變化之效應 72
4.3.6 多點瑕疵分佈 74
4.4 勁度瑕疵之數值模擬分析 77
4.4.1 單點瑕疵天頂角 分佈之效應 77
4.4.2 單點瑕疵方位角 分佈之效應 79
4.4.3 單點瑕疵厚度變化之效應 81
4.4.4 單點瑕疵 方向張角變化之效應 83
4.4.5 單點瑕疵的瑕疵量 變化之效應 85
4.4.6 多點瑕疵分佈 87
4.5 密度與勁度瑕疵之數值模擬分析 89
4.5.1 密度瑕疵與勁度瑕疵之比較 89
4.5.2 密度單瑕疵與勁度單瑕疵 方向相對位置之效應 90
4.5.3 密度與勁度多瑕疵分佈 94
第5章 瑕疵半圓球殼結構完整下修正之數值模擬分析 95
5.1 瑕疵半圓球殼結構完整下修正之修正參數設定 95
5.2 密度單瑕疵結構完整下修正之數值模擬分析 96
5.3 勁度單瑕疵結構完整下修正之數值模擬分析 99
5.4 密度與勁度多瑕疵結構完整下修正之數值模擬分析 102
5.4.1 密度瑕疵與勁度瑕疵重合 102
5.4.2 密度瑕疵與勁度瑕疵不重合 103
第6章 瑕疵半圓球殼去材料修正之數值模擬分析 109
6.1 瑕疵半圓球殼去材料修正之修正參數設定 109
6.2 密度單瑕疵去材料修正之數值模擬分析 110
6.2.1 去材料修正 111
6.2.2 改變修正厚度之效應 111
6.2.3 改變 方向修正張角之效應 117
6.3 勁度單瑕疵去材料修正之數值模擬分析 121
6.3.1 去材料修正 121
6.3.2 改變修正厚度之效應 122
6.3.3 改變 方向修正張角之效應 127
6.4 密度與勁度瑕疵去材料修正之數值模擬分析 131
6.4.1 弧狀去材料修正 131
6.4.2 圓柱去材料修正 139
6.4.3 圓柱與弧狀去材料修正之比較 141
6.5 瑕疵半圓球殼去材料修正參數之建議 142
第7章 結論 143
參考文獻 145
附錄A 147
附錄B 157
附錄C 161
dc.language.isozh-TW
dc.title使用有限元素法分析與修正瑕疵石英諧振半球殼zh_TW
dc.titleFEM Analysis and Correction of an Imperfect Fused Quartz Hemispherical Resonant Shellen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear104-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee張簡文添(Wen-Tien Chang-Chien),謝發華(Fa-Hua Hsieh),周傳心,陳柏志
dc.subject.keyword半圓球殼,陀螺儀,數值模擬,瑕疵,頻率修正,zh_TW
dc.subject.keywordhemispherical shell,HRG,imperfection,trim,en
dc.relation.page190
dc.identifier.doi10.6342/NTU201602477
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2016-08-14
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept應用力學研究所zh_TW
顯示於系所單位:應用力學研究所

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