การวิเคราะห์การเสียรูปมากของโครงสร้างเปลือกบางรูปทรงกลมแบบหลายชิ้นส่วนรับแรงดันภายในร่วมกับเทคนิคตัวคูณลากรองจ์
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์การเสียรูปมากของโครงสร้างเปลือกบางรูปทรงกลมแบบหลายชิ้นส่วนรับแรงดันภายในร่วมกับเทคนิคตัวคูณลากรองจ์ การสร้างแบบจำลองโครงสร้างเปลือกบางใช้ทฤษฎีเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ในการคำนวณหารูปแบบพื้นฐานของพื้นผิวอันดับที่หนึ่งและสอง ฟังก์ชันพลังงานของระบบโครงสร้างเปลือกบางรูปทรงกลมแบบหลายชิ้นส่วนสามารถเขียนได้โดยใช้สมการแปรผันและจัดในรูปแบบที่เหมาะสมสำหรับการคำนวณแบบไม่เป็นเชิงเส้น ผลลัพธ์เชิงตัวเลขของค่าการเสียรูปมากของโครงสร้างเปลือกบางรูปทรงกลมแบบหลายชิ้นส่วนสามารถคำนวณได้ โดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์แบบไม่เป็นเชิงเส้นสำหรับชิ้นส่วนคานแบบโพลิโนเมียลอันดับห้าโดยทำการแบ่งเป็นชิ้นส่วนย่อย ๆ ในระบบพิกัดเชิงขั้วแบบทรงกลมร่วมกับกระบวนการทำซ้ำ เนื่องจากความแตกต่างของค่าความโค้งหลักของโครงสร้างเปลือกบางรูปทรงกลมแบบหลายชิ้นส่วน ดังนั้นในการศึกษาครั้งนี้จึงใช้เทคนิคตัวคูณแบบลากรองจ์ในการป้องกันปัญหาความไม่ต่อเนื่องที่เกิดขึ้นผลการศึกษาพบว่า ค่าการเสียรูปที่ได้จากงานวิจัยในครั้งนี้มีความถูกต้อง เมื่อเปรียบเทียบกับผลที่ได้จากโปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์สำเร็จรูป ผลการวิเคราะห์เชิงตัวเลขที่แสดงค่าการเสียรูปมากของโครงสร้างเปลือกบางรูปทรงกลมแบบหลายชิ้นส่วนภายใต้การแปรเปลี่ยนแรงดันภายใน อัตราส่วนความยาวรัศมี มุมรองรับส่วนโค้ง และความหนาของโครงสร้างเปลือกบางได้ถูกนำเสนอในบทความนี้ ผลการศึกษาพบว่า ค่าการเสียรูปมากของโครงสร้างเปลือกบางรูปทรงกลมแบบหลายชิ้นส่วนรับแรงดันภายในเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วที่ตำแหน่งจุดเชื่อมต่อของโครงสร้าง แบบจำลองสำหรับการวิเคราะห์ที่ได้จากงานวิจัยนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับงานโครงสร้างเปลือกบางประเภทอื่น ๆ ที่มีรูปแบบซับซ้อน และสามารถคำนวณหาอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อความจุของโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพสูงสุดได้
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ลงตีพิมพ์เป็นข้อคิดเห็นของผู้เขียนเท่านั้น
ผู้เขียนจะต้องเป็นผู้รับผิดชอบต่อผลทางกฎหมายใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นจากบทความนั้น
References
J. Blachut, “Minimum weight of internally pressurised domes subject to plastic load failure,” Thin-Walled Structures, vol. 27, no. 2, pp. 127–146, 1997.
E. Hamed, M. A. Bradford, and R. I. Gilbert, “Nonlinear long-term behaviour of spherical shallow thin-walled concrete shells of revolution,” International Journal of Solids and Structures, vol. 47, no. 2, pp. 204–215, 2010.
W. Jiammeepreecha, S. Chucheepsakul, and T. Huang, “Nonlinear static analysis of deep water axisymmetric spherical half drop shell,” KMUTT Research and Development Journal, vol. 37, no. 2, pp. 239–255, 2014 (in Thai).
W. Jiammeepreecha, S. Chucheepsakul, and T. Huang, “Nonlinear static analysis of an axisymmetric shell storage container in spherical polar coordinates with constraint volume,” Engineering Structures, vol. 68, pp. 111–120, 2014.
W. Jiammeepreecha, S. Chucheepsakul, and T. Huang, “Parametric study of an equatorially anchored deepwater fluid-filled periodic symmetric shell with constraint volume,” Journal of Engineering Mechanics, vol. 141, no. 8, pp. 04015019-1– 04015019-13, 2015.
A. Zingoni, “Liquid-containment shells of revolution: A review of recent studies on strength, stability and dynamics,” Thin-Walled Structures, vol. 87, pp. 102–114, 2015.
W. Jiammeepreecha, and S. Chucheepsakul, “Nonlinear axisymmetric free vibration analysis of liquid-filled spherical shell with volume constraint,” Journal of Vibration and Acoustics, vol. 139, no. 5, pp. 051016-1–051016-13, 2017.
W. Jiammeepreecha, “Effects of internal pressure and constraint volume on vibration of spherical membrane,” RMUTI Journal Science and Technology, vol. 10, no. 2, pp. 40–60, 2017.
W. Jiammeepreecha, “Axisymmetric free vibration of fluid-filled membrane,” Engineering Journal Chiang Mai University, vol. 25, no. 3, pp. 66–78, 2018 (in Thai).
K. Chaidachatorn, W. Jiammeepreecha, and S. Jamnam, “Axisymmetric and antisymmetric free vibrations of inflated toroidal membrane,” The Journal of KMUTNB, vol. 31, no. 4, pp. 661–674, 2021 (in Thai).
A. Y. Evkin and O. V. Lykhachova, “Design buckling pressure for thin spherical shells: Development and validation,” International Journal of Solids and Structures, vol. 156–157, pp. 61–72, 2019.
A. Zingoni, “Stresses and deformations in egg-shaped sludge digestors: Membrane effects,” Engineering Structures, vol. 23, no. 11, pp. 1365–1372, 2001.
A. Zingoni, “Stresses and deformations in egg-shaped sludge digestors: Discontinuity effects,” Engineering Structures, vol. 23, no. 11, pp. 1373–1382, 2001.
T. Hong and J. G. Teng, “Imperfection sensitivity and postbuckling analysis of elastic shells of revolution,” Thin-Walled Structures, vol. 46, no. 12, pp. 1338–1350, 2008.
P. Jasion and K. Magnucki, “Elastic buckling of clothoidal–spherical shells under external pressure – theoretical study,” Thin-Walled Structures, vol. 86, pp. 18–23, 2015.
A. Zingoni and N. Enoma, “Strength and stability of spherical-conical shell assemblies under external hydrostatic pressure,” Thin-Walled Structures, vol. 146, pp. 106472-1–106472-11, 2020.
H. L. Langhaar, Foundations of Practical Shell Analysis, Illinois: Department of Theoretical and Applied Mechanics, University of Illinois at Urbana-Champaign, 1964.
W. Jiammeepreecha, and S. Chucheepsakul, “Nonlinear free vibration of internally pressurized axisymmetric spherical shell,” KMUTT Research and Development Journal, vol. 40, no. 4, pp. 509–532, 2017 (in Thai).
H. L. Langhaar, Energy Methods in Applied Mechanics, New York : John Wiley & Sons, Inc., 1962.
R. D. Cook, D. S. Malkus, M. E. Plesha, and R. J. Witt, Concepts and Applications of Finite Element Analysis, New York: John Wiley & Sons, Inc., 2002.
W. Jiammeepreecha, K. Chaidachatorn, and S. Chucheepsakul, “Nonlinear static response of an underwater elastic toroidal storage container,” International Journal of Solids and Structures, vol. 228, pp. 111134-1–111134-12, 2021.
G. T. Mase and G. E. Mase, Continuum Mechanics for Engineers, Florida: CRC Press, 1999.
ABAQUS Analysis User's Manual, Hibbitt, Karlsson and Sorensen, Inc., Pawtucket, Rhode Island, 2017.