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大同大學 機械工程學系(所) 吳俊瑩所指導 謝竣安的 不同形狀結構流動誘發振動壓電能量擷取分析 （2019），提出耦合定義關鍵因素是什麼，來自於能量擷取、流動誘發振動、綠色能源。
而第二篇論文大同大學 機械工程學系(所) 吳俊瑩所指導 施政良的 應用流固耦合模型之數值模擬於壓電材料能量擷取 （2018），提出因為有 有限元素法、壓電能量擷取、流-固耦合的重點而找出了 耦合定義的解答。
Abaqus最新實務入門引導
為了解決耦合定義 的問題，作者士盟科技股份有限公司 這樣論述：
ABAQUS是一套先進通用有限元素程式系統，發展軟體的目的是對固體 和結構的力學問題進行數值計算分析。此軟體被廣泛地認為是功能最 強的有限元素軟體，可以分析複雜的固體和結構力學系統，特別是能 夠駕馭非常龐大的問題和類比分線性的影響。此軟體有兩個主要的分 析模組：ABAQUS/Standard提供通用的分析能力、ABAQUS/Explicit應 用對時間顯示積分的動態類比。ABAQUS/CAE提供對力學模型和計算結 果的後處理功能，如繪圖、動畫、XY平面繪圖、時間歷程繪圖也包括 有限元素網格產成的前處理功能等。本書為讓對此軟體有興趣學習者。 第1章 簡 介 1.1 Abaqus產品 1.
2 Abaqus入門指南 1.2.1 如何使用本書 1.2.2 本書中的規定 1.2.3 滑鼠的基本操作1.3 Abaqus使用手冊 1.4 使用輔助 1.5 售後服務 1.5.1 技術支援1.5.2 系統支援 1.5.3 學術研究機構的支援 1.6 快速回顧有限元素法 1.6.1 使用隱式方法求解節點位移 1.6.2 應力波傳遞的描述 第2章 Abaqus基礎 2.1 Abaqus分析模型的組成 2.2 Abaqus/CAE簡介 2.2.1 啟動Abaqus/CAE 2.2.2 主視窗的組成部分 2.2.3 何謂功能模組 2.2.4 何謂模型樹 2.3 例題：用Abaqus/CAE產生天車
模型 2.3.1 單 位 2.3.2 建立零件 2.3.3 建立材料 2.3.4 定義和指定截面性質 2.3.5 定義組裝 2.3.6 建構讀者的分析 2.3.7 在模型上施加邊界條件和負載 2.3.8 模型的網格分割 2.3.9 建立一個分析作業 2.3.10 檢查模型 2.3.11 執行分析 2.3.12 用Abaqus/CAE進行後處理 2.3.13 使用Abaqus/Explicit重新執行分析 2.3.14 對動態分析的結果進行後處理 2.4 比較隱式與顯式程序 2.4.1 在隱式和顯式分析之間選擇 2.4.2 網格加密在隱式和顯式分析中的計算成本 2.5 小 結 第3章 有限元素
和剛體 3.1 有限元素 3.1.1 元素的表徵 3.1.2 實體元素 3.1.3 殼元素 3.1.4 樑元素 3.1.5 桁架元素 3.2 剛體 3.2.1 決定何時使用剛體 3.2.2 剛體零件 3.2.3 剛體元素3.3 小結 第4章 應用實體元素4.1 元素的數學式和積分 4.1.1 全積分 4.1.2 減積分 4.1.3 非協調元素 4.1.4 混合元素 4.2 選擇實體元素4.3 例題：連接環 4.3.1 前處理－應用Abaqus/CAE建立模型 4.3.2 後處理－結果視覺化 4.3.3 用Abaqus/Explicit重新進行分析 4.3.4 後處理動態分析結果 4.4 網格
收斂性 4.5 相關的Abaqus例題 4.6 建議閱讀之參考文獻 4.7 小結 第5章 應用殼元素 5.1 元素幾何5.1.1 殼厚度和截面點(Section Points) 5.1.2 殼法線和殼面 5.1.3 殼的初始曲率 5.1.4 參考面的偏置 5.2 殼體數學式－厚殼或薄殼 5.3 殼的材料方向 5.3.1 預設的局部材料方向 5.3.2 建立其他的材料方向 5.4 選擇殼元素 5.5 例題：斜板 5.5.1 前處理－用Abaqus/CAE建立模型 5.5.2 後處理 5.6 相關的Abaqus例題 5.7 建議閱讀之參考文獻5.8 小 結 第6章 應用樑元素6.1 樑橫截面幾
何 6.1.1 截面點 6.1.2 橫截面方向6.1.3 樑元素曲率6.1.4 樑截面的節點偏置6.2 數學式和積分6.2.1 剪力變形 6.2.2 扭轉響應－翹曲 6.3 選擇樑元素 6.4 例題：貨物吊車 6.4.1 前處理－應用Abaqus/CAE建立模型 6.4.2 後處理 6.5 相關的Abaqus例題 6.6 建議閱讀之參考文獻 6.7 小 結 第7章 線性動態分析 7.1 引 言 7.1.1 自然頻率和模態形狀 7.1.2 模態疊加 7.2 阻 尼 7.2.1 在Abaqus/Standard中阻尼的定義7.2.2 選擇阻尼值 7.3 元素選擇 7.4 動態問題的網格分割 7.
5 例題：貨物吊車－動態負載 7.5.1 修改模型 7.5.2 結 果 7.5.3 後處理 7.6 模態數量的影響 7.7 阻尼的影響 7.8 與直接時間積分的比較 7.9 其他的動態程序 7.9.1 線性模態法的動態分析 7.9.2 非線性動態分析 7.10 相關的Abaqus例題 7.11 建議閱讀之參考文獻 7.12 小 結 第8章 非線性 8.1 非線性的來源 8.1.1 材料非線性 8.1.2 邊界非線性 8.1.3 幾何非線性 8.2 非線性問題的求解 8.2.1 分析步、增量步和疊代步 8.2.2 Abaqus/Standard中的平衡疊代和收斂 8.2.3 Abaqus/St
andard中的自動增量控制 8.3 在Abaqus分析中包含非線性 8.3.1 幾何非線性 8.3.2 材料非線性 8.3.3 邊界非線性 8.4 例題：非線性斜板 8.4.1 修改模型 8.4.2 作業診斷(Job Diagnostics) 8.4.3 後處理 8.4.4 用Abaqus/Explicit運算分析 8.5 相關的Abaqus例題 8.6 建議閱讀之參考文獻 8.7 小 結 第9章 顯式非線性動態分析 9.1 Abaqus/Explicit適用的問題類型 9.2 有限元素方法動態顯式分析 9.2.1 顯式時間積分 9.2.2 比較隱式和顯式時間積分程序 9.2.3 顯式時間
積分方法的優越性 9.3 自動時間增量和穩定性 9.3.1 顯式方法的條件穩定性 9.3.2 穩定性限制的定義 9.3.3 在Abaqus/Explicit中的完全自動時間增量與固定時間增量 9.3.4 質量縮放以控制時間增量 9.3.5 材料對穩定性的影響 9.3.6 網格對穩定性的影響 9.4 例題：在棒中的應力波傳遞 9.4.1 前處理－用Abaqus/CAE建立模型 9.4.2 後處理 9.4.3 網格對穩定時間增量和CPU時間的影響 9.4.4 材料對穩定時間增量和CPU時間的影響 9.5 動態振盪的阻尼 9.5.1 體黏性 9.5.2 黏性壓力 9.5.3 材料阻尼 9.5.4 離
散減振器 9.6 能量平衡 9.6.1 能量平衡的敘述 9.6.2 能量平衡的輸出 9.7 小 結 第10章 材 料 10.1 在Abaqus中定義材料 10.2 延性金屬的塑性 10.2.1 延性金屬的塑性性質10.2.2 有限變形的應力和應變的測量 10.2.3 在Abaqus中定義塑性 10.3 彈－塑性問題的元素選取 10.4 例題：連接環的塑性 10.4.1 修改模型 10.4.2 作業監控和診斷 10.4.3 對結果進行後處理 10.4.4 在材料模型中加入硬化特性 10.4.5 具塑性硬化的分析 10.4.6 對結果進行後處理10.5 例題：加強板承受爆炸負載 10.5.1 前
處理－用Abaqus/CAE建立模型 10.5.2 後處理 10.5.3 關於分析的回顧 10.6 超彈性(Hyperelasticity) 10.6.1 引 言 10.6.2 可壓縮性 10.6.3 應變勢能10.6.4 使用實驗數據定義超彈性行為 10.7 例題：軸對稱支座 10.7.1 對稱性 10.7.2 前處理－使用Abaqus/CAE建立模型 10.7.3 後處理 10.8 大變形量之網格設計 10.9 減少體積自鎖的技術 10.10 相關的Abaqus例題 10.11 建議閱讀之參考文獻 10.12 小 結 第11章 多步驟分析 11.1 一般分析過程 11.1.1 在一般分析
步中的時間11.1.2 在一般分析步中指定負載 11.2 線性擾動分析 11.2.1 在線性擾動分析步中的時間 11.2.2 在線性擾動分析步中指定負載 11.3 例題：管道系統的振動 11.3.1 前處理－用Abaqus/CAE建立模型 11.3.2 對作業的監控11.3.3 後處理 11.4 重啟動分析 11.4.1 重啟動和狀態檔案 11.4.2 重啟動一個分析 11.5 例題：重啟動管道的振動分析11.5.1 建立一個重啟動分析模型 11.5.2 監控作業 11.5.3 對重啟動分析的結果做後處理 11.6 相關的Abaqus例題 11.7 小 結 第12章 接 觸12.1 Abaq
us接觸功能概述 12.2 定義接觸面(Surface) 12.3 接觸面間的交互作用 12.3.1 接觸面的法向行為 12.3.2 表面的滑動 12.3.3 摩擦模型 12.3.4 其他接觸交互作用選項12.3.5 基於表面的約束 12.4 在Abaqus/Standard中定義接觸 12.4.1 接觸交互作用 12.4.2 從屬(Slave)和主控(Master)表面 12.4.3 小滑動與有限滑動 12.4.4 元素選擇 12.4.5 接觸演算法 12.5 在Abaqus/Standard中的剛體表面模擬問題 12.6 Abaqus/Standard例題：凹槽成型 12.6.1 前處理－
用Abaqus/CAE建模 12.6.2 監視作業 12.6.3 Abaqus/Standard接觸分析的故障檢測 12.6.4 後處理 12.7 Abaqus/Standard的通用接觸 12.8 Abaqus/Standard 3-D範例：在鉚接處施加剪力 12.8.1 前處理一以Abaqus/CAE產生模型 12.8.2 後處理 12.9 在Abaqus/Explicit中定義接觸 12.9.1 Abaqus/Explicit的接觸公式 12.10 Abaqus/Explicit建模之考量 12.10.1 正確的定義表面 12.10.2 模型的過約束 12.10.3 網格細化 12.10
.4 初始過盈接觸 12.11 Abaqus/Explicit例題：電路板落下試驗 12.11.1 前處理－Abaqus/CAE建模 12.11.2 後處理 12.11.3 用輸出過濾功能再執行一次分析 12.12 Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit的比較 12.13 相關的Abaqus例題 12.14 建議閱讀之參考文獻 12.15 小 結 第13章 Abaqus/Explicit 準靜態分析 13.1 顯式動態問題模擬 13.2 負載速率 13.2.1 平滑幅值曲線 13.2.2 結構問題 13.2.3 金屬成型問題 13.3 質量放大 13.4 能量守衡 1
3.5 例題：Abaqus/Explicit凹槽成型 13.5.1 前處理－用Abaqus/Explicit重新運算模型 13.5.2 成型分析－嘗試2 13.5.3 兩次成型嘗試的討論 13.5.4 加速分析的方法 13.5.5 Abaqus/Standard的回彈分析 13.6 小 結 附錄A 計算範例檔 A.1 天車A.2 連接環 A.3 斜板 A.4 貨物吊車 A.5 貨物吊車－動態載荷 A.6 非線性斜板 A.7 在棒中的應力波傳播 A.8 連接環的塑性 A.9 加強板承受爆炸載荷 A.10 軸對稱支座 A.11 管道系統的振動A.12 凹槽成型 A.13 電路板落下試驗附錄B 在
Abaqus/CAE中建立與分析一個簡單的 模型 B.1 了解Abaqus/CAE模組 B.2 了解模型樹 B.3 建立零件 B.4 建立材料 B.5 定義與指定截面性質 B.5.1 定義均質實體截面 B.5.2 指定懸臂樑的截面性質 B.6 組裝模型 B.7 定義分析步 B.7.1 建立分析步 B.7.2 設定輸出參數 B.8 施加模型的邊界條件與負載 B.8.1 施加一個邊界條件在懸臂樑的一端 B.8.2 施加負載在懸臂樑頂部 B.9 網格模型 B.9.1 指定網格控制 B.9.2 指定Abaqus的元素類型 B.9.3 建立網格 B.10 建立分析作業與提交分析 B.11 檢視分析
的結果 B.12 小結 附錄C 於Abaqus/CAE中使用額外的技巧來建立 和分析模型C.1 總覽 C.2 建立第一個鉸鍊C.2.1 建立方塊C.2.2 於基礎特徵上加入凸緣 C.2.3 修改特徵 C.2.4 建立草圖平面C.2.5 繪製潤滑孔 C.3 指定鉸鏈零件的截面性質 C.3.1 建立材料 C.3.2 定義截面 C.3.3 指定截面 C.4 建立及修改第二個鉸鏈零件 C.4.1 複製鉸鏈 C.4.2 修改複製的鉸鏈C.5 建立插銷 C.5.1 建立插銷 C.5.2 指定剛體參考點 C.6 組裝模型 C.6.1 建立零件的組成件 C.6.2 建立實心鉸鏈組成件 C.6.3 定位實
心鉸鏈組成件 C.6.4 建立及定位插銷的組成件 C.7 定義分析步 C.7.1 建立分析步 C.7.2 要求變數輸出 C.7.3 監控選擇的自由度 C.8 建立用於接觸交互作用的面集合 C.8.1 指定插銷的面集合 C.8.2 指定鉸鏈的面集合 C.9 定義模型區域之間的接觸 C.9.1 建立交互作用性質 C.9.2 建立交互作用 C.10 指定邊界條件及負載於組裝 C.10.1 拘束含潤滑孔的鉸鏈 C.10.2 拘束插銷 C.10.3 修改插銷上的邊界條件 C.10.4 拘束實心鉸鏈 C.10.5 指定負載於實心鉸鏈 C.11 組裝的網格分割 C.11.1 決定何處必須分割 C.11.2
分割含潤滑孔的凸緣 C.11.3 指定網格控制 C.11.4 指定Abaqus的元素類型 C.11.5 舖上組成件種子 C.11.6 建立組裝的網格 C.12 建立分析作業與提交分析C.13 檢視分析的結果 C.13.1 顯示及客製化分布雲圖 C.13.2 使用顯示群組 C.14 小結 附錄D 從分析裡查看輸出 D.1 綜覽 D.2 在輸出資料庫檔裡有甚麼輸出變數？ D.3 讀取輸出資料庫檔 D.4 客製化模型圖 D.4.1 客製化模型圖 D.5 顯示變形圖 D.5.1 顯示變形圖 D.5.2 將未變形圖疊加在變形圖上D.6 顯示並客製化分布雲圖 D.6.1 顯示分布雲圖 D.6.2 選擇變數
繪圖 D.6.3 客製化分布雲圖 D.7 分布雲圖的動畫 D.8 顯示並客製化向量圖 D.8.1 顯示向量圖 D.8.2 客製化向量圖 D.9 顯示並客製化材料方向圖 D.9.1 顯示材料方向圖 D.9.2 客製化材料方向圖 D.10 顯示並客製化XY圖 D.10.1 顯示XY圖 D.10.2 客製化XY圖 D.11 對現有的XY圖生成新的XY圖 D.11.1 建立應力對時間以及應變對時間的資料 D.11.2 合併資料 D.11.3 繪製與客製化應力應變曲線 D.12 查詢XY圖 D.13 顯示沿著路徑上的結果 D.13.1 建立一組節點的路徑 D.13.2 顯示節點路徑上的結果 D.14 總
結 附錄E 彎管內流動 E.1 綜覽E.2 建立流體流動分析模型E.2.1 建立CFD模型 E.2.2 定義零件 E.2.3 分割零件 E.2.4 建立集合及面集合 E.2.5 材料及截面性質 E.2.6 建立流體區域的網格 E.2.7 組裝零件 E.2.8 定義分析步及計算結果 E.2.9 定義邊界及初始條件E.2.10 指定表面變數 E.3 建立流體流動的CFD分析作業 E.4 執行及監控CFD分析作業 E.5 查看CFD分析結果 E.6 建立流固耦合分析的CFD模型 E.6.1 定義流體模型 E.6.2 修改分析步及輸出結果要求 E.6.3 修改邊界條件 E.6.4 定義流固耦合交互作用
E.6.5 為流固耦合定義CFD分析控制項目 E.7 建立流固耦合分析的結構模型 E.7.1 建立模型 E.7.2 定義零件E.7.3 建立分割 E.7.4 建立集合及面集合 E.7.5 指定材料及截面特性 E.7.6 建立網格 E.7.7 建立組裝 E.7.8 建立分析步及輸出結果要求 E.7.9 建立邊界條件 E.7.10 建立流固耦合交互作用 E.8 建立流固耦合的同步模擬分析作業 E.9 執行及監控流固耦合co-simulation計算作業 E.10 查看流固耦合co-simulation計算結果
不同形狀結構流動誘發振動壓電能量擷取分析
為了解決耦合定義 的問題，作者謝竣安 這樣論述：
隨著人類發展逐步提升，對能源的需求愈發增加，地球既有資源被消耗掉所剩愈來愈少，甚至接近枯竭。近年來環保意識抬頭，綠色能源的開發成為全世界共同努力的目標。因此本研究發展一套利用河水流動誘發壓電結構振動以產生能量的發電裝置。本研究使用有限元素分析(Finite Element Method, FEM)軟體- COMSOL Multiphysics，對流-固耦合(Fluid-Structure Interaction)問題進行模擬與分析，模擬壓電結構在河流中受水流流動誘發振動產生變形，藉由壓電結構振動變形產生能量。根據分析結果，當長度增加至220cm時，總儲存能成長幅度最大之模型為雙邊錐形突起模型
，其增幅約12.251倍，其次為單邊錐形突起模型，增幅約9.402倍；單位面積電荷量最大之模型為單邊凹面模型，總電荷量為1.30E+07(C/cm2)，為本研究所有模型之中最大。利用力電耦合理論可得出壓電材料之應變能與電能成正比關係，本研究透過多組不同結構的模型分析，尋找流體誘發振動壓電結構提升總發電能量之設計方向。
應用流固耦合模型之數值模擬於壓電材料能量擷取
為了解決耦合定義 的問題，作者施政良 這樣論述：
隨著科技的日新月異，地球資源及能源卻漸漸被消耗殆盡，因此本文以綠色能源為軸，發展類似於水力發電之設備，其能源取自於河流的流動。本研究使用有限元素分析(finite element method, FEM)軟體COMSOL，針對流-固耦合(fluid -structure interaction, FSI)問題進行模擬分析，模擬情況為：當壓電材料在河流中因受到水流流動的影響並使其表面產生應力，此時壓電材料受到水流流動的影響而產生形變，一旦壓電材料發生形變，便有電能的產生。利用力-電耦合理論可得知壓電材料之應變能與電能成正比關係，以分析時間區間結構的總變形能量為能量擷取裝置的設計目標，利用COM
SOL最佳化方法搜尋最佳設計之幾何參數，達到利用流體產生最大應變能與電能能量轉換的能量擷取裝置。