การวิเคราะห์แบบไร้เชิงเส้นทางวัสดุของโครงข้อแข็งในระนาบ

Abstract

ในกรณีที่โครงสร้างต้องแบกรับน้ำหนักบรรทุกที่มีค่ามากกว่าที่ได้ออกแบบไว้ แรงภายในชิ้นส่วนอาจสูงเกินจุดครากของวัสดุ ทำให้เกิดพฤติกรรมแบบไร้เชิงเส้น ซึ่งจะส่งผลต่อเสถียรภาพและลักษณะการวิบัติของโครงสร้าง งานวิจัยนี้นำเสนอการวิเคราะห์โครงข้อแข็งในระนาบ โดยพิจารณาพฤติกรรมแบบไร้เชิงเส้นทางวัสดุ และทำการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ โดยอาศัยแบบจำลองไฟเบอร์ร่วมกับการกระจายหน้าตัดพลาสติกในการพัฒนาชิ้นส่วนโครงสร้าง แรงที่กระทำต่อโครงสร้างเป็นแบบสถิตและกระทำที่บริเวณจุดต่อของโครงสร้าง การแก้ปัญหาแบบไร้เชิงเส้นใช้วิธีการควบคุมการเปลี่ยนตำแหน่งและวิธีการควบคุมน้ำหนักบรรทุก เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างแรงที่กระทำและการเสียรูปของโครงสร้าง ผลการวิเคราะห์โครงสร้างกรณีศึกษาพบว่า การวิเคราะห์โครงสร้างแบบไร้เชิงเส้นทางวัสดุด้วยโปรแกรมที่พัฒนาขึ้น ทั้งวิธีสติฟเนสและวิธีเฟลกซิบิลิตี้ ให้ผลลัพธ์ที่มีความถูกต้องมากกว่าร้อยละ 99 เมื่อเทียบกับผลเฉลยแบบแม่นตรง การวิเคราะห์วิธีสติฟเนสจะอาศัยการสมมติฟังก์ชั่นรูปร่างของชิ้นส่วนคาน จำเป็นต้องแบ่งเอลิเมต์เป็นจำนวนมาก จึงจะทำนายพฤติกรรมของโครงสร้างได้ดี แตกต่างจากการวิเคราะห์วิธีเฟลกซิบิลิตี้ ที่อาศัยการสมมติฟังก์ชั่นของแรงภายในที่สอดคล้องกับสมการสมดุล จึงไม่จำเป็นต้องแบ่งเอลิเมต์เป็นจำนวนมาก อย่างไรก็ตามการพิจารณาการกระจายหน้าตัดพลาสติกจะช่วยให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้น โดยพบว่าหากใช้การกระจายหน้าตัดพลาสติก 7 จุด จะสามารถจำลองโครงสร้างโดยใช้เพียง 1 เอลิเมนต์ต่อชิ้นส่วน ก็จะให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องอยู่ในเกณฑ์ดี และสามารถประหยัดเวลาในการคำนวณได้มาก