การออกแบบและสร้างชุดทดลองการโก่งงอของแผ่น

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการออกแบบและสร้างชุดทดลองการโก่งงอของแผ่น เพื่อศึกษาพฤติกรรมของแผ่นที่ได้รับภาระกระทำในแนวแกน จนเกิดการเปลี่ยนรูปไปในแนวนอกระนาบโดยแบ่งออกเป็น 3 ส่วนหลัก ๆ คือ การออกแบบและสร้างชุดทดลอง การวัดและรวบรวมข้อมูล และการทดลองและวิเคราะห์ผล ในการออกแบบและสร้างชุดทดลองนั้นได้เลือกใช้เครื่องกดไฮโดรอลิคเป้นอุปกรณ์ส่งภาระผ่านแท่นกดไปยังแผ่นทดสอบโดยมีจุดจับยึดชิ้นงานที่ได้ออกแบบและสร้างขึ้น เพื่อทำหน้าที่จับยึดแผ่นให้มีเงื่อนไขขอบเป็นแบบรองรับแบบง่าย ในส่วนของการวัดและรวบรวมข้อมูลจะใช้มาตรวัดภาระต่อเข้ากับชุดเก็บข้อมูลของบริษัทเนชันแนลอินสทรูเมนท์ จำกัด ในการวัดภาระที่กระทำกับชิ้นงาน ทำการวัดระยะเคลื่อนตัวในแนวระนาบในแนวนอกระนาบของแผ่นโดยใช้ไดอัลเกจ นอกจากนี้ยังได้ทำการศึกษาวิธีของมอยเร่และนำมาใช้ตรวจสอบการโก่งงอของแผ่นที่เกิดขึ้นด้วย เพื่อทดสอบการทำงานของชุดทดลองที่ได้สร้างขึ้น ได้ทดลองกดแผ่นอะลูมิเนียมหนา 2 มิลลิเมตร ขนาด 200x200, 400x200,300x300 และ 600x300 ตารางมิลลิเมตร ขนาดละ 3 แผ่น โดยแบ่งวิธีการหาค่าภาระวิกฤติออกเป็น 3 วิธีคือ วิธีจุดเปลี่ยนผัน วิธียุบตัวในแนวแรง และวิธีของเซาธ์เวลล์ จากนั้นจึงนำมาเปรียบเทียบกับค่าภาระวิกฤติที่คำนวณไว้ทางทฤษฎี ซึ่งจากผลการทดลอง พบว่า 1. แผ่นอะลูมิเนียมขนาด 200x200 ตารางมิลลิเมตร วิธียุบตัวในแนวแรงให้ค่าภาระวิกฤติใกล้เคียงกับค่าภาระวิกฤติทางทฤษฎี โดยมีความคลาดเคลื่อน 1.98 เปอร์เซ็นต์ ส่วนวิธีจุดเปลี่ยนผันและวิธีของเซาธ์เวลล์ให้ค่าคลาดเคลื่อนค่อนข้างมาก 2. แผ่นอะลูมิเนียมขนาด 300x300 ตารางมิลลิเมตร วิธียุบตัวในแนวแรงให้ค่าภาระวิกฤติใกล้เคียงกับค่าภาระวิกฤติทางทฤษฎี โดยมีความคลาดเคลื่อน 3.79 เปอร์เซ็นต์ ส่วนวิธีจุดเปลี่ยนผันและวิธีของเซารธ์เวลล์ให้ค่าคลาดเคลื่อนที่สูงมาก โดยวิธีที่ให้ค่าคลาดเคลื่อนมากที่สุดคือ วิธีของเซาธ์เวลล์ 3. แผ่นอะลูมิเนียมขนาด 400x200 ตารางมิลลิเมตร ไม่มีวิธีใดที่จะให้ผลใกล้เคียงกับค่าภาระวิกฤติทางทฤษฎี โดยมีความคลาดเคลื่อนแต่ละวิธีมีดังนี้ วิธียุบตัวในแนวแรงไม่สามารถหาค่าได้ วิธีจุดเปลี่ยนผันมีความคลาดเคลื่อน 57.61 เปอร์เซ็นต์ และวิธีของเซาธ์เวลล์ มีค่าความคลาดเคลื่อน 12.66 เปอร์เซ็นต์ 4. แผ่นอะลูมิเนียมขนาด 600x300 ตารางมิลลิเมตร ไม่มีวิธีใดที่จะให้ผลใกล้เคียงกับค่าภาระวิกฤติทางทฤษฎี โดยมีความคลาดเคลื่อนแต่ละวิธีมีดังนี้ วิธียุบตัวในแนวแรงไม่สามารถหาค่าได้ วิธีจุดเปลี่ยนผันมีความคลาดเคลื่อน 60.76 เปอร์เซ็นต์ และ 130.18 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ นอกจากนี้ยังพบว่าค่าภาระวิกฤติที่ได้จากวิธียุบตัวในแนวแรงจะให้ค่าที่น้อยกว่าค่าภาระวิกฤติทางทฤษฎี และในกรณีวิธียุบตัวในแนวแรงที่ Aspect Ratio = 2 ค่าภาระวิกฤติไม่สามารถหาค่าได้เลย อนึ่งความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นเป็นผลจากความไม่สามบูรณ์ของแผ่นอะลูมิเนียมที่ใช้ทดลอง ความคลาดเคลื่อนจากชุดทดลองและการติดตั้ง และจำนวนชิ้นทดสอบและความถี่ในการบันทึกข้อมูล ซึ่งผลจากการทดลองดังกล่าวยังไม่สามารถสรุปชี้ชัดได้ว่า ชุดทดลองมีความเหมาะสมในการทำวิจัยหรือไม่ เนื่องจากจำนวนชิ้นทดลองต้องมีมากกว่านี้ แต่ในเบื้อต้นชุดทดลองการโก่งงอของแผ่นนี้สามารถใช้ในการเรียนการสอนได้โดยต้องปรับปรุงอุปกรณ์และการติดตั้งบางส่วน