1. ความเป็นมาและความสำคัญของปัญหา ก

1. ความเป็นมาและความสำคัญของปัญหา
การพัฒนาโครงสร้างและชิ้นส่วนภายในโครงสร้างให้มีประสิทธิภาพและความปลอดภัยสูง ภายใต้แรงกระแทก เช่น แผงกั้นบริเวณทางโค้ง แผงกั้นบริเวณขอบสะพาน ป้ายสัญญาณ และกันชนของรถยนต์ เป็นต้น การทำให้ดีขึ้นของโครงสร้างเหล่านี้ เพื่อลดความเสี่ยงของอุบัติเหตุ ซึ่งจะมีผลทำให้เกิดบาดเจ็บและความสูญเสียชีวิตของผู้ขับขี่ ดังนั้นในการออกแบบทางด้านการกระแทกของโครงสร้าง ตัวแปรที่มีความสำคัญ ได้แก่ แรงสูงสุด ความสามารถการดูดซับพลังงานของโครงสร้าง พลังงานดูดซับจำเพาะและประสิทธิภาพแรงสูงสุด เป็นต้น นอกจากนั้นผู้ออกแบบจึงต้องพยายามเลือกใช้ขนาด รูปร่าง ชนิดวัสดุ และพฤติกรรมความเสียหายของโครงสร้างให้เป็นไปตามความต้องการและเงื่อนไขของตัวแปรดังกล่าวโดยทั่วไป โครงสร้างยานพาหนะและโครงสร้างตามริมถนน การออกแบบและการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพและการเลือกใช้ตัวแปรที่เหมาะสม จะเป็นการเพิ่มความสามารถการดูดซับพลังงานของโครงสร้างได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ศึกษาตัวแปรที่สำคัญดังกล่าวของท่อผนังบางรูปร่างหน้าตัดสี่เหลี่ยม รูปร่างหน้าตัดหกเหลี่ยม และรูปร่างหน้าตัดวงกลม เติมโฟมภายใต้แรงบิด โดยตัวแปรที่จะทำการศึกษา เช่น ผลของรูปร่างหน้าตัด ผลของความหนาของท่อ และผลความหนาแน่นของโฟม ที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงความสามารถการดูดซับพลังงานซึ่งผลที่ได้จากการวิเคราะห์ จะได้ “ตัวดูดซับพลังงาน” ที่มีความสามารถการดูดซับพลังงานสูงขึ้น เพื่อนำไปติดตั้งบริเวณที่ได้รับแรงกระแทกสูง และลดปัญหาการบาดเจ็บและเสียชีวิต เนื่องจากอุบัติเหตุ ให้น้อยที่สุด

2. วัตถุประสงค์
1.เพื่อหาความสามารถการดูดซับพลังงานของท่อที่ทำจากอลูมิเนียม รูปร่างหน้าตัดสี่เหลี่ยม รูปร่างหน้าตัดหกเหลี่ยม และรูปร่างหน้าตัดวงกลมไม่เติมโฟมและเติมโฟมภายใต้แรงบิด
2.เพื่อศึกษาตัวแปรที่สำคัญ เช่น ผลของความหนา ผลของความหนาแน่นโฟมผลของรูปร่างหน้าตัด และผลจำนวนเหลี่ยมที่เพิ่มขึ้น
3.เพื่อศึกษาผลตอบสนองระหว่างแรงและระยะยุบตัวของท่อ


3. ขอบเขตของโครงการ
1.ท่อที่ทำการศึกษา ประกอบด้วย ท่อรูปร่างหน้าตัดสี่เหลี่ยม ท่อรูปร่างหน้าตัดหกเหลี่ยม หน้าตัดแปดเหลี่ยม และรูปร่างหน้าตัดวงกลมเติมโฟม ภายใต้แรงบิด
2.วัสดุที่ใช้ เป็น อลูมิเนียม และ โฟม คือ โพลียูเรเทน
3.ขนาดของท่อ จะมีพื้นที่หน้าตัด ปริมาตร และมวลเท่ากันทุกรูปร่างหน้าตัด คือ ความยาวเส้นรอบรูปของพื้นที่หน้าตัด เท่ากับ 320 มิลลิเมตร ความยาวตามแนวแกนของท่อเท่ากับ 150 มิลลิเมตร ทุกหน้าตัด
4.ความหนาแน่นของโฟม จะพิจารณาที่ 2 ขนาด คือ 50,75,100 kg/m^3 เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของโฟมกับความสามารถการดูดซับพลังงาน ซึ่งขณะนี้ยังไม่สามารถระบุได้ ต้องทำการทดสอบก่อนการทำการทดลอง
5.การทดสอบ รับแรงกระทำ ภายในแรงบิด ที่ปลายทั้งสองข้าง โดยสร้างชุดทดสอบแรงบิด
6.วิธีการวิเคราะห์ ประกอบด้วย วิธีการทดลอง และวิธีการจำลองทางคอมพิวเตอร์ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ด้วยโปรแกรม อบาคัส (ABAQUS)
7.ผลของวิธีการทดลองจะเปรียบเทียบกับวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อปรับเทียบการจำลองทางคอมพิวเตอร์ให้ถูกต้อง เพื่อการศึกษา ผลของขนาด ได้แก่ ผลของเส้นผ่านศูนย์กลางคงที่ ผลของความหนาคงที่ ผลของอัตราส่วนระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความหนาของท่อ ผลของความหนาแน่นของโฟมที่เพิ่มขึ้นและผลของรูปร่างหน้าตัดที่มีจำนวนเหลี่ยมเพิ่มขึ้น ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์
8.เพื่อหาความสามารถการดูดซับพลังงานและกลไกความเสียหายของท่อที่ทำด้วยวัสดุอลูมิเนียมไม่เติมโฟม อลูมิเนียมเติมโฟม

4. ขั้นตอนการดำเนินงานของโครงการ
1.โครงการนี้เป็นการวิเคราะห์ปัญหาโดยวิธีการทดลองและการจำลองทางคอมพิวเตอร์ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ จะทำการขึ้นรูปชิ้นทดสอบ ตามขนาด ความหนา ที่ได้ระบุไว้ในขอบเขตโครงการ
2.การทดลองจะทำซ้ำ 3 ครั้ง ต่อขนาด แล้วผลที่ได้จะนำมาเฉลี่ย
3.ทำการทดสอบคุณสมบัติวัสดุ โดยใช้เครื่องมือทดสอบแรงดึง
4.นำผลที่ได้จากการทดลองมาเปรียบเทียบ ตามตัวแปรที่ได้ศึกษา กับค่าต่างๆ ที่ได้ระบุไว้ในขอบเขตโครงการ
1.ได้ตัวดูดซับพลังงานที่มีค่าการดูดซับพลังงานและประสิทธิภาพของแรงที่สูง
2.เป็นแนวทางในการออกแบบของวิศวกร ที่จะใช้ในการออกแบบเกี่ยวกับปัญหาของแรงกระแทก เช่น การชนของยานพาหนะ ที่จะช่วยลดการเสียชีวิตของผู้ขับขี่

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1
ภายใต้แรงกระแทกเช่นแผงกั้นบริเวณ ทางโค้งแผงกั้นบริเวณขอบสะพานป้ายสัญญาณและกันชนของรถยนต์เป็นต้น เพื่อลดความเสี่ยงของอุบัติเหตุ ตัวแปรที่มีความสำคัญ ได้แก่ แรงสูงสุด เป็นต้น รูปร่างชนิดวัสดุ
รูปร่างหน้าตัดหกเหลี่ยมและรูปร่างหน้า ตัดวงกลมเติมโฟมภายใต้แรงบิดโดยตัวแปรที่จะทำการศึกษาเช่นผลของรูปร่างหน้าตัดผลของความหนาของท่อและผลความหนาแน่นของโฟม จะได้ "ตัวดูดซับพลังงาน" และลดปัญหาการบาดเจ็บและเสียชีวิต เนื่องจากอุบัติเหตุให้น้อยที่สุด 2 รูปร่างหน้าตัดสี่เหลี่ยมรูปร่างหน้าตัดหก เหลี่ยม เช่นผลของความหนา ขอบเขตของโครงการ1. ท่อที่ทำการศึกษาประกอบด้วยท่อรูปร่างหน้าตัด สี่เหลี่ยมท่อรูปร่างหน้าตัดหกเหลี่ยมหน้าตัดแปดเหลี่ยมและรูปร่างหน้าตัดวงกลมเติมโฟมภายใต้แรงบิด 2. วัสดุที่ใช้เป็นอลูมิเนียม และโฟมคือโพลี ยูเรเทน3. ขนาดของท่อจะมีพื้นที่หน้าตัด ปริมาตรและมวลเท่ากันทุกรูปร่างหน้าตัดคือ เท่ากับ 320 มิลลิเมตรความยาวตามแนวแกนของท่อ เท่ากับ 150 มิลลิเมตรทุกหน้าตัด4. ความหนาแน่นของโฟมจะพิจารณาที่ 2 ขนาดคือ 50,75,100 กิโลกรัม / เมตร ^ 3 ซึ่งขณะนี้ยังไม่สามารถระบุได้ รับแรงกระทำภายในแรงบิดที่ปลาย ทั้งสองข้าง ประกอบด้วยวิธีการทดลอง ด้วยโปรแกรมอบาคัส เพื่อการศึกษาผลของขนาด ได้แก่ ผล ของเส้นผ่านศูนย์กลางคงที่ผลของความหนาคงที่ อลูมิเนียมเติมโฟม4 จะทำการขึ้นรูปชิ้นทดสอบตามขนาด ความหนา 3 ครั้งต่อขนาด ตามตัวแปรที่ได้ศึกษากับค่าต่างๆ เช่นการชนของยานพาหนะ