การวิเคราะห์รอยร้าวรูปครึ่งวงรีบนผิวของแผ่นเพียโซอิเล็กทริก ที่ติดบนคานโดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

Main Article Content

ประเสริฐ อังกาบ
เอกอุ ธรรมกรบัญญัติ

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มุ่งที่จะตรวจสอบผลกระทบของพารามิเตอร์บางตัวต่อตัวประกอบความเข้มของความเค้นของรอยร้าวครึ่งวงรีที่ผิวภายใต้เงื่อนไขโหมดแบบเปิด แบบจำลองในงานวิจัยนี้มีที่มาจากการพบความเสียหายในลักษณะของรอยร้าวที่เกิดขึ้นบนแผ่นเพียโซอิเล็กทริกที่ติดอยู่บนแขนแอคชูเอเตอร์ของฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ จึงจำลองปัญหาเป็นคานยื่นมีแผ่นเพียโซอิเล็กทริกติดอยู่และรับโมเมนต์ดัดที่ปลายอิสระของคาน จากนั้นทำการคำนวณตัวประกอบความเข้มของความเค้นที่ปลายรอยร้าวด้วยซอฟต์แวร์ไฟไนต์เอลิเมนต์แอนซีส จากผลการคำนวณ อัตราส่วนขนาดของรอยร้าว และตำแหน่งของรอยร้าวมีผลกระทบต่อตัวประกอบความเข้มของความเค้นอย่างมีนัยสำคัญ เมื่ออัตราส่วนขนาดของรอยร้าวเพิ่มขึ้น (เพิ่มความลึกของรอยร้าวไปจนมีขนาดเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวรอยร้าว) ค่า KI สูงสุดจะมีค่าเพิ่มขึ้นด้วย สำหรับตำแหน่งของรอยร้าว ถ้ารอยร้าวยิ่งใกล้ขอบของแผ่นเพียโซอิเล็กทริก ค่า KI ยิ่งมีค่าสูงกว่า ในทางกลับกัน ตำแหน่งของแผ่นเพียโซอิเล็กทริกไม่มีผลต่อค่า KI


 


 

Article Details

ประเภทบทความ
บทความวิจัย

เอกสารอ้างอิง

จิรพงศ์ กสิวิทย์อำนวย, กลศาสตร์การแตกหัก. กรุงเทพฯ: คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2553.

Dowling, N.E., Mechanical behavior of materials Engineering methods for deformation, fracture, and fatigue ,2Edition, Prentice-Hall: New Jersey, 1999.

C. D. Wilson, “Fracture problems with ANSYS: A (Very) Brief Introduction,” [Online]. Available: https://www.cae.tntech.edu/~chriswilson/FEA/ANSYS/ANSYS_Lab_Notes.pdf. [Accessed: September 11, 2014].

J. C. Newman, Jr., “Fracture analysis of surface- and through-cracked sheets and plates,” Engineering Fracture Mechanics, vol. 5, no. 3, pp. 667-689, September 1973.

F. W. Smith and D. R. Sorensen, “The semi-elliptical surface crack–A solution by the alternating method,” International Journal of Fracture, vol. 12, no. 1, pp. 47-57, February 1976.

R. C. Shah and A. S. Kobayashi, “Stress intensity factor for an elliptical crack under arbitrary normal loading,” Engineering Fracture Mechanics, vol. 3, no. 1, pp. 71-96, July 1971.

I. S. Raju and J. C. Newman, Jr., “Improved stress-intensity factors for semi-elliptical surface cracks in finite-thickness plates,” NASA Technical Memorandum, NASA TM X – 72825, June 1977.

I. S. Raju and J. C. Newman, Jr., "Stress-intensity factors for a wide range of semi-elliptical surface cracks in finite-thickness plates," Engineering Fracture Mechanics, vol. 11, no. 4, pp. 817-829, 1979

J. C. Newman, Jr. and I. S. Raju, “An empirical stress-intensity factor equation for the surface crack,” Engineering Fracture Mechanics, vol. 15, no. 1–2, pp. 185-192, 1981.

T. Nishioka and S. N. Atluri, “Analytical solution for embedded elliptical cracks, and finite element alternating method for elliptical surface cracks, subjected to arbitrary loadings,” Engineering Fracture Mechanics, vol. 17, no. 3, pp. 247-268, 1983.

X. K. Zhu et al., “Three-dimensional stress and displacement fields near an elliptical crack front,” International Journal of Fracture, vol. 109, no. 4, pp. 383-401, June 2001.

S. Ploypech et al., “Crack initiation and propagation of galvanized coatings hot-dipped at 450C under bending loads,” Surface & Coatings Technology, vol. 206, no. 18, pp. 3758-3763, May 2012.

X. N. Li et al., "Thickness-dependent fracture characteristics of ceramic coatings bonded on the alloy substrates," Surface & Coatings Technology, vol. 258, pp. 1,039 – 1,047, November 2014.