2018年10月29日 星期一

使用3DCS進行風扇偏心量評估及改善


風扇設計是電腦產品經常使用的元件。一個有強制對流的散熱的產品,必然有風扇,有風扇有時就伴隨振動及噪音問題。
我們由2個地方來著手來解決這個問題:第一個是振源,第二個是結構。結構不在今天討論的範圍,我們就來直接解決振源。

  • 組裝後的偏心量是振動發生的主要原因


振源的問題亦來自2個地方,第一個來自振源的結構產生的共振(這個問題就用LS-DYNA來分析,不在今天討論的範圍),第二個就是振源的偏心量。
大部份的振動來自於簡諧振動,簡諧振動在旋轉機械大部份來自於產品的組裝偏心。偏心量愈大,振動就愈大。這是一個"頭痛醫腳"但是卻很有效的方法。

各位要明瞭一個事實:每個量產產品,都有尺寸誤差的問題,當所有產品組裝起來,中間偏心的問題就出來,大家都說自己的產品很精密,但精密到什麼程度又說不出來。

這問題很簡單,用3DCS就可以找到答案。因為,這個偏心量不是供應商造成,是設計者造成的。以上面的案例,我們要瞭解在設計階段,瞭解這個風扇的偏心量,是有很大的挑戰的…..
  • 第一步:確認每一個零件設計公差.


首先,要先明瞭您自己設計的公差允許量,我們假設,只有進設計者的公差設計範圍,才能進入製造程序,並且,模具廠提供的成品,就是符合您的設計標準。
現在設計者最大的挑戰是:您怎麼知道您的公差設計是對的?您標了正負0.1mm,模具廠照著您的方式做,為什麼組起來還是有問題?
我相信大部份的設計者都不知道這個答案,都是等到拿到東西,組組看,才知道有沒有問題;產量少時(T1/T2)時還看不出來,有時要等到量產時出問題時才知道。
我們的第一個任務,就是要確認您每一個定義的公差都是對的,但還要經過以下步驟。

  • 第二步:確認組裝的順序與流程
很多人問我們,組裝的順序與流程會不會影響到公差分析的結果?為什麼自己做的公差分析看不到?
答案很簡單:(1)當然會(2)因為您用的方法不夠好.
一般現在大家想到公差分析就想到EXCEL,從網路到工研院開的課就是用EXCEL做出的。這並不是不對,它就是一個一維度的公差堆疊分析。當我們產品設計變異是2個維度以上,至少就產生2個方向變異;很多變異發生的先後順序不一樣,束制條件不一樣,就會產生不同的結果。
這個講起來不一定每一個人都能瞭解,您使用3DCS後就很容易看到結果,有一些設計的確會造成公差累積的差異。

(以下待續)
  • 第三步:進行組裝變異分析
  • 第四步:問題確認及要因分析





2018年10月2日 星期二

乘長風破萬里浪-看LS-DYNA在船舶設計應用-1


    LS-DYNA2010年後,就新增了許多關於可壓縮流(CESE)及不可壓縮流(ICFD)的功能。這功能並不是單獨存在的,而是可以與結構進行耦合。簡單來說,您手上的CFD系統只能做流場分析,或是要另外加掛其它系統做結構分析,建議您可以考慮棄暗投明了~~這樣的功能可以用在很多不同的領域上。今天先由船舶工業說起。但應用很廣,所以分集播出.....

      對於船舶業來說,全世界早已是很多單位在用LS-DYNA,問題是大家都很低調。

有一篇文章值得推薦,它把LS-DYNA可以用在船舶工業的大方向,都做了一個簡單概要的介紹:
https://www.dynalook.com/european-conf-2003/ls-dyna-applications-in-shipbuilding.pdf

l   船體碰撞
海事糾紛其中一個損失較大的就是水面碰撞。這篇文章主要針對船體-潛艦的碰撞及船對船碰撞做說明。
他們呈現的模型都很簡單,最主要是拿來做說明,我猜測沒有一家潛艦設計公司會把細部設計都呈現出來。不過,這裡可以略知其研究概要:以此圖為例:在水深10.6,12節船速,研究船艏碰撞潛艦時可能發生的損害。





至於船體對船體,則是研究的家常便飯。這篇文章內也呈現了研究結果。結果很準吧....不要再問了~~



l   水下爆破(Underwater Shock Analysis, USA)
在船舶工業中,台灣目前最缺乏的研究技術主題應該是在水下爆破,若對這個主題有興趣,建議您可以看一下這篇維吉尼亞理工學院暨州立大學,依維基百科說,這個學校的科研費用高達5.13億美金.是美金.是全學的科研費,真是嚇死寶寶了~~~
照下圖這個研究,的確口袋不夠深,要做也很難;但用模擬,應該就可以省下不少錢。

我不知道台灣要造獵雷艦,潛水艇,軍艦,應該是真的~這買設計應不是難事。但自己要設計,一定會遇到各式各樣的挑戰。若要減少這樣的研究風險,使用LS-DYNA進行相關分析可以減少很多開發風險。