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汽車保險桿應用複合材料衝擊能量吸收之分析

為了解決Toyota Avalon 2000的問題，作者曾敬文 這樣論述：

隨著科技不斷的進步，現今用於代步行走的汽車在安全以及節能兩項需求都大幅提升。傳統用於汽車保險桿的材質如金屬以及塑膠，似乎一直有著魚與熊掌不可兼得之情況；故在航空業界廣泛使用的複合材料，也朝向邁入家用汽車以及近一步可能朝向普及化前進。本研究應用有限元素法Abaqus分析單一纖維方向碳纖維複合材料之結構進行撞擊模擬並比較單一纖維方向碳纖維複合材料和鋁合金以及塑膠之間之差異。本研究以國內銷售最好車款Toyota Altis之前保險桿做部分修改為研究標的物，以Pro/ENGINEER建立保險桿3D模型，保險桿材料使用單一纖維方向碳纖維複合材料、鋁合金以及塑膠。動態模擬以撞擊能量的輸出做為結果合理性判

斷的依據。本研究速度制定由法規FMVSS208之測試標準時速80公里、中山高速公路速限100公里、國內最高彈性速限120公里，訂定實驗撞擊速度，並使用有限元素分析軟體Abaqus進行三種材質相同負載條件下撞擊模擬與分析。在動態模擬測試的能量變化圖中，不同之材質、不同之速度以及不同的條件在不同應變率模擬過程中能量守恆，以及假應變能的變化量在內能變化量的2%之內，由此可驗證模擬過程中的合理性。在當保險桿無負載車重時，鋁合金內能吸收值為最高，而在負載時反而是塑膠內能吸收值最高。另外在外加負載狀態下以時速120公里撞擊，保險桿變形最為嚴重。