ความเข้มของความเค้นซิงกุลาริตี้บริเวณอิลาสโต-พลาสติกรอบจุดชิงกุลาบริเวณรอยต่อของวัสดุที่ต่างกันโดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

Intensity of stress singularity around a singular point of an elasto-plastic dissimilar material joint using FEM

Name: วรัชยา เสียงสนั่น

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ -- วิทยานิพนธ์. วศ.ม. (วิศวกรรมเครื่องกล) 2560

Classification :.LCCS: TA417.6

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สาขาวิศวกรรมเครื่องกล -- วิทยานิพนธ์

ThaSH: ความเค้นตกค้าง

ThaSH: ความเครียดและความเค้น

ThaSH: กำลังวัสดุ

ThaSH: ไฟไนต์เอลิเมนต์

Abstract: งานวิจัยชิ้นนี้มุ่งเน้นศึกษาและวิเคราะห์หาค่าความเข้มของความเค้นซิงกุลาริตี้ช่วงการเสียรูป ถาวรรอบจุดซิงกุลา บริเวณรอยต่อระหว่างของโครงสร้างที่เกิดจากการนำวัสดุต่างชนิดกัน โดยแบบจำลองที่สนใจในงานวิจัยชิ้นนี้ คือโครงสร้างประกอบที่ประกอบไปด้วยเซรามิกซึ่งมีคุณสมบัติเป็น วัสดุแข็งและยากต่อการเสียรูปแบบถาวรหรือช่วงพลาสติก และทองแดงซึ่งมีคุณสมบัติเป็นวัสดุอ่อน และง่ายต่อการเสียรูปในช่วงพลาสติกเมื่อเกิดความเค้นที่สูงเกินความเค้นคราก ซึ่งงานวิจัยชิ้นนี้มีการสมมติให้มีค่าความเค้นที่สูงเกินกว่าความเค้นครากของทองแดงมากระทำต่อแบบจำลอง ค่าความเข้มของความเค้นซิงกุลาริตี้ช่วงพลาสติกที่เกิดขึ้นดังกล่าว ส่งผลมาจากอิทธิพลของคุณสมบัติเชิงกลในวัสดุ เช่น ค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นของยังค่าอัตราส่วนปัวซอง เป็นต้น ทำให้เมื่อทองแดงเข้าสู่ช่วงการเสียรูปแบบถาวร (plastic deformation) ส่งผลให้วัสดุมีคุณสมบัติเชิงกลที่เปลี่ยนตามตัวเลขยกกำลังของความเครียดแข็ง (strain hardening exponent, n = 0 ถึง 1) งานวิจัยชิ้นนี้ทำการสร้างแบบจำลองโครงสร้างแบบแซนวิช ซึ่งมีทองแดงอยู่ตรงกลางทำหน้าที่เป็นตัวประสานวัสดุอื่นเข้าด้วยกัน โดยแบบจำลองดังกล่าวรับภาระดัดงอ 4 จุด (four point bending load) โดยนำเงื่อนไขขอบเขตไปวิเคราะห์ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อคำนวณหาค่าการกระจัดและความเค้น จากนั้นนำค่าไปใช้เพื่อประมาณค่าหาค่าความเข้มของความเค้นซิงกุลาริตี้ โดยวิธีกำลังสองถดถอย (least square method) จากนั้นนำผลที่ได้มาวิเคราะห์อิทธิพลของตัวเลขยกกำลังของความเครียดแข็งที่มีต่อค่าความเค้นและค่าความเข้มของความเค้นซิงกุลาริตี้ช่วงการเสียรูปถาวร รวมทั้งนำไปวิเคราะห์หาความเสี่ยงต่อการเกิดการเสียหายในโครงสร้างแบบแซนวิชต่อไป งานวิจัยชิ้นนี้ พบว่าตัวเลขยกกำลังของความเครียดแข็งมีผลกระทบต่อความเค้น (σ θθ) โดยเมื่อตัวเลขยกกำลังของความเครียดแข็งเพิ่มขึ้นความเค้น (σ θθ) จะมีค่ามากขึ้นเช่นกัน และเมื่อศึกษาค่าความเข้มของความเค้นซิงกุลาริตี้ช่วงการเสียรูปถาวรบริเวณจุดซิงกุลา พบว่าที่รอยต่อของวัสดุมีค่าความเข้มของความเค้นซิงกุลาริตี้ช่วงการเสียรูปถาวรสูงที่สุดอีกทั้งเมื่อตัวเลขยกกำลังของความเครียดแข็งมีค่าเข้าใกล้ความเป็นพลาสติกสมบูรณ์จะส่งผลให้ค่าความเข้มของความเค้นซิงกุลาริตี้ช่วงการเสียรูปถาวรมีค่าสูงเช่นกัน และความเสี่ยงที่จะเกิดการแตกร้าวเสียหายจะมาก In this research, the intensity of stress singularity in a plastic region was investigated around a singular point in bi-material joints using finite element method (FEM). The FEM model used in this research is composed of a ceramic material which is unlikely to show plastic deformation and a copper which generally shows plastic deformation when obtaining stress over yield stress. A piece of copper is on the interlayer between ceramics and then receive four-point bending load. The material properties in the plastic region of copper are depending on strain hardening exponents (n = 0 to 1). In finite element analysis, the stress profiles and plastic strain around a singular point in bi-material joints are observed. After that, the variety of different Young’s modulus around the singular point is used to determine an elasto-plastic eigen value and then the intensity of stress singularity is also estimated by the least square method. The results were analyzed to determine the influence of strain hardening exponent on the stress and the intensity of stress singularity in plastic region and to analyze the risk of fracture in the sandwich structure. Thestudy shows that the strain hardening exponent had a significant effect on normal stresses (σ θθ). When the strain hardening exponent increases,normal stresses (σ θθ) also increases. By studying the intensity of the stress singularity in a plastic region, it was found that the intensity of the stress singularity is highest at the interface between the bi-materials joints. In addition, when the strain hardening exponent approaches perfect plastic, the intensity of the stress singularity is high as well, and the risk of fracture in the bi-material joint is higher.

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สำนักหอสมุด

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: tdckulib@ku.ac.th

Name: อรรถพร วิเศษสินธุ์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์หลัก

Name: พงศ์ธร พรหมบุตร

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ร่วม

Created: 2560

Modified: 2566-05-11

Issued: 2566-05-11

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: https://kasetsart.idm.oclc.org/login?url=https://www.lib.ku.ac.th/KUthesis/2560/waratchaya-sia-all.pdf

CallNumber: TA417.6.ว17

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

©copyrights มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	waratchaya-sia-all.pdf	5.46 MB

ใช้เวลา

0.035998 วินาที