ประสิทธิภาพพลังงานดูดซับของท่อผนังบางที่มีหน้าตัดรูปหลากหลายภายใต้แรงบิด

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาประสิทธิภาพพลังงานดูดซับของท่ออลูมิเนียมผนังบางที่มีหน้าตัดรูปหลากหลายภายใต้แรงบิด โดยใช้วิธีการทดลองและวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์  ซึ่งรูปทรงหน้าตัดของท่อที่ใช้ในการวิเคราะห์  คือ  ท่อสี่เหลี่ยม  ท่อหกเหลี่ยม  ท่อแปดเหลี่ยม  ท่อกลม ที่ความหนา 1, 2, และ 3 มิลลิเมตร ในการวิเคราะห์ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เมื่อทำการหาความอิสระของเอลิเมนต์ พบว่าขนาดเอลิเมนต์ที่เหมาะสมเท่ากับ 6 มิลลิเมตร และทำการเปรียบเทียบระหว่างวิธีการทดลองและวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ที่ความหนา 1 มิลลิเมตร พบว่าค่าพลังงานดูดซับมีค่าใกล้เคียงกันทุกๆ หน้าตัดของท่อ จากผลการวิเคราะห์ความหนา พบว่า เมื่อความหนาของท่อเพิ่มขึ้น จะให้ประสิทธิภาพพลังงานดูดซับเพิ่มขึ้น และท่อแปดเหลี่ยมมีค่าประสิทธิภาพพลังงานดูดซับสูงที่สุด รองลงมาเป็นท่อวงกลม ท่อหกเหลี่ยม และท่อสี่เหลี่ยมมีค่าประสิทธิภาพพลังงานดูดซับน้อยที่สุด ส่วนท่อขนาด 2 มิลลิเมตร และ 3 มิลลิเมตร พบว่าท่อวงกลมมีค่าประสิทธิภาพการดูดซับพลังงานสูงที่สุด รองลงมาเป็นท่อแปดเหลี่ยม ท่อหกเหลี่ยม และท่อสี่เหลี่ยมมีค่าประสิทธิภาพพลังงานดูดซับน้อยที่สุด ในที่สุดของการวิเคราะห์พบว่าลักษณะรูปร่างความเสียหายบริเวณหน้าตัดของท่อมีผลต่อประสิทธิภาพพลังงานดูดซับ ท่อที่มีการยุบตัวบริเวณหน้าตัดเพิ่มขึ้น จะส่งผลให้ค่าประสิทธิภาพพลังงานดูดซับลดลง

This research was aimed to study the absorption energy efficiency of thin–walled various cross–sectional aluminum tube subjected to torsion loads. The analytical approach included experiment and finite element method. The various cross-sectional shapes were square section,   hexagonal section, octagonal section and circular section and the walled thicknesses were 1, 2 and 3 mm. In analysis by using finite element method was found that the mesh independent was 6 millimeter. Then, the comparison of absorption energy between experimental results and finite element results at thickness 1 mm was agreed accordingly. In analytical results were concluded that the wall thickness of tube increase, absorption energy efficiency increased. The 1 millimeter wall thickness of tube could found that the absorption energy efficiency of the octagonal section was the highest, hexagonal section, circular section and the square section was the lowest, respectively. The 2 millimeter and 3 millimeter wall thickness of tube was analyzed that the absorption energy efficiency of the circular section was the highest, octagonal section, hexagonal section and the square section was the lowest, respectively. Finally, it was found that the failure mode of cross-sectional region was affected to the absorption energy efficiency. The deformation of cross-sectional tube increased, the absorption energy efficiency decreased.