การวิเคราะห์การเสียรูปขนาดใหญ่ของโครงสร้างโดมรูปทรงห่วงยางที่มีความหนาแปรเปลี่ยนรับแรงดันภายนอก
DOI:
https://doi.org/10.14456/rmutlengj.2024.2คำสำคัญ:
การวิเคราะห์การเสียรูปขนาดใหญ่ , โครงสร้างโดมรูปทรงห่วงยาง , ความหนาแปรเปลี่ยน , ฟังก์ชันพลังงาน , วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์บทคัดย่อ
บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์การเสียรูปขนาดใหญ่ของโครงสร้างโดมรูปทรงห่วงยางที่มีความหนาแปรเปลี่ยนรับแรงดันภายนอกโดยใช้ทฤษฎีเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ การนิยามค่าพลังงานความเครียดเนื่องจากผลของเมมเบรนและแรงดัดจะสามารถนิยามได้ในเทอมขององค์ประกอบเมตริกซ์เทนเซอร์และเมตริกซ์ความโค้ง การสร้างฟังก์ชันพลังงานของระบบโครงสร้างโดมรูปทรงห่วงยางรับแรงดันภายนอกจะอาศัยหลักการของงานเสมือนและเขียนได้ในรูปแบบที่เหมาะสม การหาผลลัพธ์เชิงตัวเลขจะใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ร่วมกับกระบวนการทำซ้ำ ในการศึกษาครั้งนี้แบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์จะใช้ชิ้นส่วนย่อยแบบคาน 1 มิติ ที่นิยามด้วยฟังก์ชันรูปร่างโพลิโนเมียลอันดันห้า โดยทำการแบ่งเป็นชิ้นส่วนย่อย ๆ ตามแนวพิกัดเมอร์ริเดียน ผลการวิเคราะห์เชิงตัวเลขแสดงให้เห็นว่าค่าการเสียรูปของโครงสร้างโดมรูปทรงห่วงยางจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อค่าแรงดันภายนอกมีค่าเพิ่มสูงขึ้น การเพิ่มอัตราส่วนความยาวรัศมีหน้าตัดจะทำให้พื้นที่ผิวของโครงสร้างมีค่าเพิ่มสูงขึ้นส่งผลให้ค่าการเสียรูปมีค่าเพิ่มสูงขึ้น สำหรับการเพิ่มค่าอัตราส่วนความยาวรัศมีต่อความหนาของโครงสร้างจะส่งผลทำให้ค่าการเสียรูปมีค่าเพิ่มสูงขึ้นเนื่องจากค่าความแข็งแกร่งของโครงสร้างมีค่าลดลง
References
Pai PF, Young LG. Fully nonlinear modeling and analysis of precision membranes. International Journal of Computational Engineering Science. 2003; 4(1):19-65.
Zhan HJ, Redekop D. Static and dynamic loading of an ovaloid toroidal tank. Thin-Walled Structures. 2009; 47(6-7):760-7.
Tangbanjongkij C, Chucheepsakul S, Pulngern T, Jiammeepreecha W. Analytical and numerical approaches for stress and displacement components of pressurized elliptic toroidal vessels. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2022; 199:104675.
Clark RA. On the theory of thin elastic toroidal shells. Journal of Mathematics and Physics. 1950; 29(1-4):146-78.
Jordan PF. Stresses and deformations of the thin-walled pressurized torus. Journal of the Aerospace Sciences. 1962; 29(2):213-25.
SANDERS JR JL, LIEPINS AA. Toroidal membrane under internal pressure. AIAA Journal. 1963; 1(9):2105-10.
Sun B. Closed-form solution of axisymmetric slender elastic toroidal shells. Journal of Engineering Mechanics. 2010; 136(10): 1281-8.
Jiammeepreecha W, Chucheepsakul S. Nonlinear static analysis of an underwater elastic semi-toroidal shell. Thin-Walled Structures. 2017; 116:12-8.
Jiammeepreecha W, Suebsuk J, Chucheepsakul S. Nonlinear static analysis of liquid-containment toroidal shell under hydrostatic pressure. Journal of Structural Engineering. 2020 ; 1.146(1):04019169.
Jiammeepreecha W, Chaidachatorn K, Chucheepsakul S. Nonlinear static response of an underwater elastic toroidal storage container. International Journal of Solids and Structures. 2021; 228:111134.
Tangbanjongkij C, Chucheepsakul S, Pulngern T, Jiammeepreecha W. Axisymmetric buckling analysis of submerged hemi-elliptic toroidal shells. Thin-Walled Structures. 2023 ; 183:110383.
Langhaar HL. Foundations of practical shell analysis. Department of Theoretical and Applied Mechanics, University of Illinois; 1964.
Langhaar HL. Energy methods in applied mechanics. Courier Dover Publications. 2016.
Cook RD. Concepts and applications of finite element analysis. John wiley & sons; 2007.
ABAQUS US, Manual SU. Hibbitt, Karlsson, and Sorensen. Inc V5. 2005; 8.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
สำหรับผู้แต่ง (Author)
