การวิเคราะห์ความแข็งแรงและความเสียหายของกันชนรถยนต์ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

Finite element analysis of strength and damage of automobile bumpers

Name: พีรัชชัย กระจ่างสด

keyword: กันชนรถยนต์

ThaSH: รถยนต์ -- กันชน

Classification :.DDC: 629.276

; การวิเคราะห์ความแข็งแรง

; วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

Abstract: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์ความแข็งแรงของกันชนรถยนต์ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ โปรแกรม ANSYS เป็นเครื่องมือสำคัญในการวิเคราะห์แบบ Static Structural ในช่วงยืดหยุ่นเชิงเส้นโดยพิจารณาจากความเค้นครากเป็นหลัก โครงสร้างกันชนแบ่งออกเป็นสองส่วน ประกอบด้วยกันชนและส่วนแขนยึดกันชน จากการวิเคราะห์พบว่าถ้าแขนของกันชนซึ่งเป็นชิ้นส่วนยึดระหว่างกันชนกับตัวถังรถยนต์ยาวเท่าใดจะส่งผลให้เกิดการเสียรูปได้ง่ายขึ้น ตำแหน่งการยึดด้วยสลักเกลียวระหว่างกันชนกับแขนยึดกันชนจะเป็นตำแหน่งที่เสียรูปได้ง่ายและเมื่อพิจารณาตำแหน่งการยึดระหว่างแขนยึดกันชนกับตัวถังรถยนต์พบว่าจุดนี้เป็นจุดที่สำคัญแต่ด้วยมีจำนวนสลักเกลียวและพื้นที่ในการติดตั้งมากกว่าจึงมีการเสียรูปยากกว่าตำแหน่งที่ยึดกันระหว่างกันชนกับแขนยึดกันชน ตัวแปรสำคัญที่ส่งผลต่อการเสียรูป ประกอบด้วย แรงที่กระทำ ชนิดของแรง ทิศทางและตำแหน่งของแรง ความหนา รูปร่าง จุดจับยึด จากการออกแบบและวิเคราะห์ส่งผลให้สามารถนำโมเดลไปวิเคราะห์ต่อในรูปแบบ Explicit Dynamic ได้ การวิเคราะห์ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ถูกเลือกให้เป็นเครื่องมือสำคัญในการจำลองผลการวิเคราะห์ในรูปแบบการวิเคราะห์แบบ Explicit Dynamic ด้วยโปรแกรม ANSYS สำหรับแขนยึดกันชนรถยนต์เข้ากับตัวถังรถยนต์เป็นวัสดุสตรักเชอรัลสตีล (Structural Steel) ในการจำลองทางไฟไนต์เอลิเมนต์แบบไม่เชิงเส้นนี้จะต้องกำหนดวัสดุสตรักเชอรัลสตีล ให้มีสมบัติวัสดุเป็นไปตาม Steinberg-Guinan Strength การวิเคราะห์จะต้องทำการควบคุมขนาดเอลิเมนต์ และกำหนด Time Step ที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ กันชนรถยนต์จะได้รับแรงปะทะใน 3 ทิศทาง ประกอบด้วย 1) แรงปะทะด้านหน้าโดยตรง 2) แรงประทะด้านหน้าครึ่งเดียว และ 3) แรงปะทะทำมุมกับทิศทางการเคลื่อนที่ของรถยนต์ จากการวิเคราะห์พบว่าแรงปะทะทั้ง 3 รูปแบบด้วยความเร็วทดสอบที่ 48 กิโลเมตรต่อชั่วโมงส่งผลให้เกิดการเสียรูปโดยตรงต่อกันชนรถยนต์ ดังนั้นจึงทำการออกแบบกันชนรถยนต์โดยพิจารณาจากความหนา รูปร่าง รวมทั้งการออกแบบจุดจับยึด และทำการวิเคราะห์จนกระทั่งได้รูปแบบกันชนที่เหมาะสมและสามารถนำไปสู่การผลิตจริงต่อไป

Abstract: This research aims to analyze the strength of automobile bumpers using the finite element method. ANSYS software is the primary tool for Static Structural analysis in the linear elastic range, focusing on stress concentration. The bumper structure is divided into two parts: the bumper itself and the mounting bracket. The analysis reveals that the longer the bumper bracket, which connects the bumper to the car body, the more prone to deformation it becomes. The bolt fastening positions between the bumper and the bumper bracket are the most vulnerable to deformation. When considering the fastening positions between the bumper bracket and the car body, this point is critical, but due to the larger number of bolts and mounting area, it is less prone to deformation than the fastening positions between the bumper and the bumper bracket. Key variables affecting deformation include: applied force, force type, force direction and position, thickness, shape, and fastening points. The design and analysis allow the model to be further analyzed in the form of Explicit Dynamic. Finite element analysis is chosen as the primary tool for simulating analysis results in the form of Explicit Dynamic analysis using ANSYS software for the bumper bracket connecting the car bumper to the car body. In this nonlinear finite element simulation, structural steel must be defined to have material properties according to Steinberg-Guinan Strength. The analysis must control the element size and define an appropriate Time Step to obtain accurate results. The car bumper will be subjected to impact forces in three directions: 1) direct frontal impact, 2) half-frontal impact, and 3) impact at an angle to the direction of vehicle movement. The analysis reveals that all three impact forms at a test speed of 48 kilometers per hour result in direct deformation of the car bumper. Therefore, the car bumper is designed considering thickness, shape, and fastening point design, and analyzed until an appropriate bumper design is obtained that can be used for actual production.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร. สำนักวิทยบริการและเทคโนโลยีสารสนเทศ

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: arit@rmutp.ac.th

Name: ประกอบ ชาติภุกต์

Role: ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Name: ทรงวุฒิ มงคลเลิศมณี

Role: ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ร่วม

Created: 2566

Modified: 2025-06-07

Issued: 2568-05-24

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: 629.276 พ799ก

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	ENG_68_01.pdf	13.36 MB	1	2025-06-04 16:11:32

ใช้เวลา

0.018594 วินาที