การวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์สำหรับปัญหาการแทรกในดิน

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ พัฒนาระบบการวิเคราะห์ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์โดยใช้หลักการของวิธีประยุกต์ใช้งาน แล้วนำโปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์ที่ได้ปรับปรุงแล้ว มาวิเคราะห์ปัญหาการแทรกของวัตถุเข้าไปในดินในรูปแบบต่างๆ วิธีการประยุกต์ใช้งาน เป็นการประยุกต์ใช้ทฤษฏีความเครียดน้อยในการวิเคราะห์ปัญหามวลดินที่เกิดการเคลื่อนตัวมาก ซึ่งหลักการที่ปรับปรุงขึ้นใหม่ประกอบด้วย การสร้างโครงข่ายแบบอัตโนมัติของชิ้นส่วนสามเหลี่ยม 6 จุดต่อ และ 15 จุดต่อ การปรับปรุงโครงข่ายของชิ้นส่วนโดยการควบคุมค่าความคลาดเคลื่อนด้วยวิธี SPR รวมถึงการถ่ายโอนค่าตัวแปรสถานะสำหรับโครงข่ายชิ้นส่วนใหม่ นอกจากนี้ สำหรับปัญหามวลดินที่มีการเคลื่อนตัวมาก (Large Strain) จะทำการปรับปรุงค่าพิกัดตำแหน่งของจุดต่อทุกๆครั้ง ภายหลังจากเสร็จสิ้นการคำนวณในแต่ละวงรอบ การวิเคราะห์ปัญหาจะแบ่งออกเป็น 2 แบบด้วยกัน คือ การวิเคราะห์ปัญหากรณีที่ไม่เกิดการเสียรูปของมวลดิน (SSC) และการวิเคราะห์ปัญหากรณีที่เกิดการเสียรูปของมวลดิน (LSC) โดยได้ทำการทดสอบกับปัญหาทั้งในแบบสองมิติเคลื่อนตัวในระนาบ และสองมิติสมมาตรรอบแกน โดยใช้แบบจำลองดินแบบ Elastic­ perfectly plastic material และ Modified cam-clay นอกจากนี้ยังได้ทำการศึกษาปัญหาของมวลดินที่มีคุณสมบัติไม่เป็นเนื้อเดียวกันทั่วทั้งระบบ สำหรับวิธีการประยุกต์ใช้งานที่ได้ปรับปรุงขึ้นใหม่ ซึ่งใช้โครงข่ายชิ้นส่วนแบบ 15 จุดต่อ พบว่าให้ค่าที่มีความถูกต้องแม่นยำกว่ากรณี 6 จุดต่อ และสามารถวิเคราะห์ปัญหาจนถึงค่าการทรุดตัว S/B = 1 ซึ่งมากกว่างานวิจัยอื่นๆที่ผ่านมา สำหรับกรณี SSC การวิเคราะห์สามารถจำลองกราฟความสัมพันธ์ระหว่างค่าหน่วยแรงและการทรุดตัวได้อย่างถูกต้องและแม่นยำได้โดยให้ค่าที่ลู่เข้าสู่ค่าคงที่ นอกจากนี้ยังได้นำเสนอสมการ Embedment Factor จากผลการวิเคราะห์ปัญหากรณีฐานรากต่อเนื่อง และรากฐานวงกลม ทั้งในแบบ Homogeneous และ Non­homogeneous ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่มีความสอดคล้องกับ ค่าที่ได้จากวิธีเชิงประสบการณ์ที่ใช้อยู่ในทางปฏิบัติ สำหรับกรณี LSC พบว่ากราฟความสัมพันธ์ระหว่างค่าหน่วยแรงงานและการทรุดตัวสำหรับปัญหารากฐานต่อเนื่อง รากฐานวงกลม และเสาเข็มตื้น ให้ค่าไม่ลู่เข้าสู่ค่าคงที่ และมีค่าเพิ่มมากขึ้นตามค่าการทรุดตัวของฐานรองรับ (S/B) และได้นำเสนอสมการค่าหน่วยแรงและการทรุดตัว สำหรับปัญหารากฐานต่อเนื่อง และรากฐานวงกลม กรณี Large Strain ทั้งในแบบ Homogeneous และ Non­homogeneous ซึ่งพบว่ามีความสัมพันธ์กับตัวแปร S/B และ (P.B)/Su0 และเมื่อเปรียบเทียบกับผลการวิเคราะห์ที่ได้ พบว่าให้ค่าที่ใกล้เคียงกัน