Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/1216
| Title: | การเปรียบเทียบชิ้นส่วนความเค้นพันทางและชิ้นส่วนผสมสำหรับแผ่นพื้นต่างวัสดุที่ซ้อนเป็นชั้น |
| Other Titles: | Comparison of hybrid-stress and mixed finite elements for laminated composite plates |
| Authors: | ปิยวิทย์ ศรีชุมพวง, 2519- |
| Advisors: | เริงเดชา รัชตโพธิ์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ |
| Advisor's Email: | fcerrj@eng.chula.ac.th |
| Subjects: | ความเครียดและความเค้น วัสดุผสม |
| Issue Date: | 2544 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | งานวิจัยนี้ได้เปรียบเทียบชิ้นส่วนพันทาง และชิ้นส่วนผสมที่สร้างจากหลักการแปรผันต่างๆ สำหรับวิเคราะห์โครงสร้างแผ่นต่างวัสดุที่ซ้อนเป็นชั้นภายใต้ภาวะสถิตเชิงเส้นโดยใช้แผ่นที่มีความหนา แรงกระทำและเงื่อนไขที่ขอบที่แตกต่างกันไปในการทดสอบ ผลการวิจัยพบว่าชิ้นส่วนอันดับต่ำ (ชิ้นส่วน 4 ขั้ว) ซึ่งไม่มีการสมมุติการกระจัดส่วนเพิ่ม คือ ชิ้นส่วนพันทางแบบบางส่วนจากหลักการจิง-เลียว และชิ้นส่วนพันทางจากหลักการเฮลลิงเกอร์-ไรส์เนอร์ที่ดัดแปรด้วยวิธีทัณฑกรรมให้ผลเฉลยแม่นยำ แต่จะเกิดการยึดเนื่องจากแรงเฉือนเมื่ออัตราส่วนความยาวต่อความหนามีค่าเกิน 100 ในขณะที่ชิ้นส่วนพันทางจากหลักการเฮลลิงเกอร์-ไรส์เนอร์ที่ดัดแปรแล้ว และชิ้นส่วนผสมจากหลักการเฮลลิงเกอร์-ไรส์เนอร์ซึ่งทั้งสองแบบต่างก็มีการสมมุติการกระจัดส่วนเพิ่มนั้นให้ผลเฉลยแม่นยำเช่นกัน แต่ควรที่จะสมมุติให้จำนวนพารามิเตอร์ต่างๆ มีค่าอัตราส่วน nbeta/nq+nlamda ไม่เกิน 3 เพื่อมิให้ค่าความเค้นเฉือนตั้งฉากคลาดเคลื่อนในโครงสร้างที่มีอัตราส่วนความยาวต่อความหนามากๆ ทุกกรณีที่ศึกษา ค่าการกระจัดของชิ้นส่วนที่ศึกษาส่วนใหญ่แม่นยำไม่ต่ำกว่าร้อยละ 90 เมื่ออัตราส่วนความยาวต่อความหนามีค่าไม่เกิน 100 ในโครงสร้างแผ่นต่างวัสดุที่มีการรองรับแบบธรรมดานั้น ความเค้นดัดของชิ้นส่วนที่ศึกษาส่วนใหญ่แม่นยำไม่ต่ำกว่าร้อยละ 90 เช่นกัน ส่วนความเค้นเฉือนตั้งฉากที่ได้จากการวิเคราะห์โครงสร้างแผ่นต่างวัสดุที่ซ้อนเป็นชั้นจำนวน 9 ชั้นนั้น ชิ้นส่วนที่ไม่ได้ใช้สนามการกระจัดแบบรวม หรือ สนามการกระจัดชั้นเดียวสมมูลจะให้ค่าความเค้นเฉือนตั้งฉากคลาดเคลื่อนเกินร้อยละ 50 ในขณะที่ชิ้นส่วนที่ใช้สนามการกระจัดดังกล่าวจะให้ค่าความเค้นเฉือนตั้งฉากคลาดเคลื่อนไม่เกินร้อยละ 15 ทั้งนี้ชิ้นส่วนที่ศึกษาจะให้ค่าความเค้นเฉือนตั้งฉากที่ดีในการวิเคราะห์โครงสร้างแผ่นต่างวัสดุที่ซ้อนเป็นชั้นจำนวน 3 ชั้น และมีความยืนยงทุกชิ้นส่วน แต่ในการทดสอบแบบหย่อมนั้น พบว่าชิ้นส่วนที่ศึกษาจะไม่ผ่านการดัดและการบิด จากการทดสอบหากพิจารณาด้านความแม่นของการกระจัดและความเค้นดัด ชิ้นส่วนที่ศึกาาในงานวิจัยนี้จะให้ค่าการกระจัดที่แม่นยำใกล้เคียงกัน แต่หากจะพิจารณาจากแง่ของความแม่นของความเค้นแล้วพบว่าชิ้นส่วน 4HbHsz2 4HbMd1 และ 4HbMd2 ซึ่งเสนอโดยผู้วิจัย และชิ้นส่วน 4HeHsz ซึ่งเสนอโดยชวงและได (24) ให้ผลค่อนข้างดี และในกรณีที่ต้องการวิเคราะห์โครงสร้างแผ่นที่ไม่มีสมมาตรกับระนาบ xy พบว่าชิ้นส่วน 4HbMd2 จะให้การกระจายตัวของความเค้นตลอดความหนาของโครงสร้างที่ดีกว่าชิ้นส่วนอื่นที่ได้ศึกษา |
| Other Abstract: | This research compares hybrid-stress and mixed finite elements formulated from variational principles for analyzing laminated composite plates in static linear problems. A wide range of plates with varying thickness were examined for different loadings and boundary conditions. The results show that two lower-order (4-node) elements which do not assume additional displacements, namely, a partial hybrid element based on Jing-Liao principle and a hybrid element based on Hellinger-Reissner principle, generally gave good solutions but underwent shear locking when the length-to-thickness ratio exceeded 100. Hybrid elements formulated from modified Hellinger-Reissner principle and mixed elements formulated from Hellinger-Reissner principle, both assuming additional displacements, also performed similarly. However, the parameters should be assumed such that the ratio nbeta/nq+nlamba is kept under 3 to prevent error in transverse shear when plates become very thin. All plates tested showed more than 90 percent accuracy of displacement when the length-to-thickness ratio does not exceed 100. For simple supported laminated composite plates, flexural stresses were also more than 90 percent accurate. However, the accuracy of transverse shear stresses in investigating nine-layer laminated composite plates using elements in which the displacement fields are not MDT or ESLT (with zigzag function) gave errors in transverse shear stresses exceeding 50 percent. Elements using MDT or ESLT (with zigzag function) in their displacement fields on the other hand showed less than 15 percent errors. All elements gave accurate transverse shear stresses in three-layer laminated composite plates and are invariant. However, none of the elements passed the patch test in bending and twisting. Regarding displacement and flexural stresses, all elements showed comparable accuracy. Based on transverse shear stress considerations, however, the 4HbHsz2 element, the 4HbMd1 element and the 4HbMd2 element proposed in this research and the 4HeHsz element proposed by Cheung and Di(24) performed equally well. For laminated plates without symmetric laminations about the x-y plane, the 4HbMd2 element gave better transverse shear stress distribution throughout plate thickness than all other elements studied. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2544 |
| Degree Name: | วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิศวกรรมโยธา |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/1216 |
| ISBN: | 9740313477 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Piyawit.pdf | 1.33 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.