การศึกษาการดูดซับพลังงานของท่ออลูมิเนียมที่หุ้มด้วยไฟเบอร์กลาส

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาแนวทางการเพิ่มสมรรถนะในการรับแรงกดและกระแทกในแนวแกนให้แก่โครงสร้างท่อรูปทรงกระบอกโดยการหุ้มด้วยวัสดุประกอบประเภทเส้นใยเสริมแรงไฟเบอร์กลาส/โพลิเอสเตอร์ การศึกษานี้ดำเนินการด้วยวิธีการทดลองโดยใช้ชิ้นงานที่เป็นท่อโครงสร้างร่วมระหว่างอลูมิเนียม (6063-T5) ที่มีสัดส่วนขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางต่อความหนา (D/t) เท่ากับ 25.40 29.63 และ 42.33 ผิวชั้นนอกของท่ออลูมิเนียมจะถูกหุ้มด้วยวัสดุประกอบประเภทเส้นใยเสริมแรงไฟเบอร์กลาส/โพลิเอสเตอร์ ในการศึกษาจะทำการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการวางมุมของเส้นใยไว้ที่ 18 รูปแบบ คือ [0] [45] [90] [0]2 [45]2 [90]2 [0/90] [45/-45] [90/0] [0]3 [45]3 [90]3 [02/90] [452/-45] [902/0] [0/902] [45/-452] และ [90/02] จากนั้นจะนำชิ้นงานไปทำการทดสอบแบบการกดในแนวแกนโดยใช้เครื่อง ESH Universal Testing Machine ความเร็วในการกดชิ้นงานที่ 20 mm/min และชิ้นลานมีระยะตัว 50 mm และการทดสอบแบบกระแทกในแนวแกนโดยใช้เครื่อง Vertical Impact Testing Machine ซึ่งมีหัวกระแทกน้ำหนัก 40 kg และมีความเร็วในการกระแทกที่ 6.26 m/s
จากผลการศึกษาพบว่า ลักษณะการเสียหายของท่อโครงสร้างร่วมที่ทำการทดสอบแบบการกดและการกระแทกในแนวแกน พบว่า การตอบสนองของเส้นใยที่นำมาหุ้มที่ผิวชั้นนอกที่รูปแบบการวางมุมเดียวกันจะเกิดลักษณะการเสียหายที่เหมือนกันทั้ง 2 การทดสอบ โดยลักษณะการเสียหายที่เกิดขึ้นจะแบ่งออกเป็น 4 โหมด ขึ้นอยู่กับการจัดวางแนวชั้นของเส้นใย ซึ่งประกอบไปด้วยโหมดการโก่งตัว โหมดเส้นใยเกิดการแตกหัก โหมดการโก่งตัวร่วม และโหมดการดัดในส่วนของท่อโครงสร้างที่เป็นอลูมิเนียมจะมีลักษณะการเสียหายที่เกิดขึ้นจะแบ่งออกเป็น 3 โหมดซึ่งประกอบไปด้วย คอนเซอร์ติน่าโหมด โหมดผสม และไดมอนด์โหมด ในด้ายความสามารถในการดูดซับแรงจากการทดสอบแบบการกดและการกระแทกในแนวแกนพบว่า ท่อโครงสร้างร่วมที่รูปแบบการวางมุม [0/902] มีค่าแรงเฉลี่ยสูงกว่าท่ออลูมิเนียมเปล่าถึงร้อยละ 64.10 59.41 และ 55.74 ที่ D/t=25.40 29.63 และ 42.33 ตามลำดับ ค่าการดูดซับพลังงานมีค่าสูงกว่าท่ออลูมิเนียมเปล่าถึงร้อยละ 64.10 59.41 และ 55.74 ที่ D/t=25.40 29.63 และ 42.33 ตามลำดับ และค่าการดูดซับพลังงานจำเพาะมีค่าสูงกว่าท่ออลูมิเนียมเปล่าถึงร้อยละ 27.23 22.83 และ 9.96 ที่ D/t = 25.40 29.63 และ 42.33 ตามลำดับ และจากการทดสอบแบบการกระแทกในแนวแกนพบว่ามีค่าแรงเฉลี่ยสูงกว่าท่ออลูมิเนียมเปล่าถึงร้อยละ 53.73 50.53 และ 53.85 ที่ D/t=25.40 20.63 และ 42.33 ตามลำดับ
ในส่วนของค่าการดูดซับพลังงาน และค่าการดูดซับพลังงานจำเพาะ จากการทดสอบแบบการกระแทกในแนวแกนพบว่ายังไม่สามารถนำมาวิเคราะห์ในเชิงเปรียบเทียบได้ เนื่องจากการทดสอบแบบกระแทกในแนวแกนชิ้นงานในแต่ละกรณีจะมีระยะยุบตัวที่ไม่เท่ากันซึ่งจะแตกต่างจากการทดสอบแบบการกดในแนวแกนที่สามารถจำกัดระยะการยุบได้ ซึ่งในปัจจุบันการทดสอบแบบกระแทกในแนวแกนหลายงานวิจัยจะใช้ค่าโหลดเฉลี่ยเป็นปัจจัยหลักในการพิจารณาที่จะบ่งบอกความสามารถในการดูดซับแรงของโครงสร้างเนื่องจากไม่สามารถจำกัดระยะการยุบตัวของโครงสร้างได้