การศึกษาการทำนายอายุของชิ้นงานที่มีรอยร้าวภายใต้สภาวะความเครียดระนาบโดยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้ทำการศึกษาการวิเคราะห์ปัญหารอยร้าวในสองมิติภายใต้สภาวะความเครียดระนาบด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ โดยประดิษฐ์โปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อใช้ในการคำนวณหาค่าพารามิเตอร์ตัวประกอบความเข้มของความเค้นรวมทั้งประยุกต์โปรแกรมดังกล่าวเพื่อทำนายอายุความล้าและแนวทางเดินของรอยร้าว ในการวิเคราะห์ปัญหารอยร้าวนี้จะประยุกต์เอลิเมนต์สามเหลี่ยมแบบหกจุดต่อที่ได้เลื่อนจุดต่อกลางด้านที่ติดกับปลายรอยร้าวเข้ามา ณ ตำแหน่งหนึ่งในสี่ของความยาวด้าน และค่าตัวประกอบความเข้มของความเค้นสามารถหาได้ด้วยวิธีการประมาณค่านอกช่วงของระยะการเคลื่อนตัวที่บริเวณปลายรอยร้าว นอกจากนี้ยังไต้ประยุกต์เทคนิคการปรับของเอลิเมนต์ โดยอัตโนมัติในการคำนวณเพื่อเพิ่มความแม่นยำของผลเฉลยที่ได้ ในงานวิจัยนี้ไต้ทดสอบหาอัตราการเติบโตของรอยร้าวภายใต้ความล้าของชิ้นทดสอบมาตรฐานแบบ CT และแบบคานดัดสามจุดกด ซึ่งทำจากวัสดุ ASME SA-335 Gr P22 และวัสดุ AL 6063-T6 ณ สภาวะอากาศที่อุณหภูมิห้อง โดยมีอัตราส่วนภาระในการทดสอบเท่ากัน จากผลการทดสอบพบว่าการเติบโตของรอยร้าวไม่ขึ้นอยู่กับรูปร่างของชิ้นทดสอบเมื่ออยู่ภายใต้ภาระรูปแบบที่ 1 เช่นเดียวกัน การตรวจสอบความถูกต้องของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ประดิษฐ์ชิ้นสามารถทำได้โดยเปรียบเทียบผลการคำนวณค่าตัวประกอบความเข้มของความเค้นกับผลลัพธ์จากการคำนวณด้วยวิธีอื่นๆ ที่มีอยู่ในปัญหาเดียวกัน ซึ่งพบว่าผลที่ได้มีความสอดคล้องกัน จากนั้นจึงวิเคราะห์ปัญหาการทำนายอายุความล้าในชิ้นทดสอบมาตรฐานแบบ CT และแบบคานดัดสามจุดกด โดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ประดิษฐ์ขึ้นร่วมกับอัตราการเติบโตของรอยร้าวที่ได้จากการทดสอบ ซึ่งพบว่าผลการคำนวณอายุความล้าในชิ้นทดสอบดังกล่าวมีความสอดคล้องกับผลการทดสอบ นอกจากนี้ยังสามารถนำโปรแกรมคอมพิวเตอร์ไปประยุกต์เพื่อใช้ในการทำนายแนวทางเดินของรอยร้าวโดยผลลัพธ์ที่ได้มีความสอดคล้องกับผลเฉลยในเอกสารอ้างอิง