การศึกษาการเสียหายของชิ้นส่วนโครงสร้างรถยนต์โดยสารที่ผลิตภายในประเทศ ภายใต้แรงกระแทก

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความสามารถในการรับแรงกระแทกจากการชนของโครงสร้างรถยนต์โดยสารที่ต่อขึ้นในประเทศไทย โดยมุ่งทำการศึกษาชิ้นส่วนหลักของโครงสร้าง ได้แก่ แผงด้านข้างลำตัว โครงสร้างหลังคา โครงสร้างประกอบและรูปแบบการยึดต่อต่าง ๆ การศึกษาเริ่มตั้งแต่การเก็บข้อมูลพื้นฐานที่เกี่ยวข้อง จากนั้นมีการทำการทดลองเพื่อการสอบเทียบโปรแกรมและยืนยันผล ซึ่งโปรแกรมที่ใช้เป็นเครื่องมือในการวิจัยนี้คือ โปรแกรมสำเร็จรูปทางไฟไนต์เอลิเมนต์ (FEA) ซึ่ง ABAQUS แล้วจึงได้นำโปรแกรมสำเร็จรูปดังกล่าวซึ่งยืนยันผลแล้วมาใช้ในการสร้างแบบจำลองโครงสร้างหลัก เพื่อขยายขอบเขตการศึกษาให้สามารถทำการศึกษาโครงสร้างขนาดเท่าจริง และมีความซับซ้อนขึ้นได้
การเก็บข้อมูลจากอู่ต่อรถยนต์โดยสารต่าง ๆ และพบว่าลักษณะแผงโครงสร้างด้านข้างรถยนต์โดยสารที่นิยมใช้งานมี 3 รูปแบบ คือ 1)การต่อโครงสร้างแบบขนาน 2)การต่อโครงสร้างแบบทแยงมุม และ 3)การต่อโครงสร้างแบบสลับฟันปลา ส่วนโครงสร้างหลังคาพบว่ามักนิยมต่อใน 2 ลักษณะ คือ การต่อแบบขนานและการต่อแบบเฉียง คณะวิจัยได้ทำการสอบเทียบโปรแกรม FEA โดยใช้สร้างแผงด้านข้างทั้ง 3 แบบ แต่ในขนาดเพียง 1 ช่อง ไปทำการทดลองรับภาระแบบกดในแนวแกน ภาระดัด และภาระบิด ด้วยความเร็วต่ำ และนำไปทดลองรับแรงกระแทกด้วยความเร็วสูงในแนวแกน แล้วนำผลที่ได้ไปเปรียบเทียบกับแบบจำลองที่สร้างขึ้นด้วยโปรแกรม FEA ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน พบว่าโปรแกรมที่ใช้งานสามารถให้ผลการทำนายได้ใกล้เคียงกับการทดลอง จึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการจำลองโครงสร้างขนาดจริงได้ นอกจากนี้ยังพบว่าโครงสร้างที่ต่อแบบขนานมีแนวโน้มรับภาระจากการกดในแนวแกนและการดัดได้ดีที่สุด แต่โครงสร้างแบบทแยงมุมและสลับฟันปลากลับสามารถดูดซับพลังงานจากการบิดได้ดีกว่าโครงสร้างด้านข้างที่ต่อแบบขนาน
ในการจำลองการชนของโครงสร้างด้านข้างรถยนต์โดยสารที่ต่อแบบเต็มแผงด้วยวิธี FEA สำหรับการชนในแนวแกนและการชนในแนวตั้งฉากนั้น พบว่าโครงสร้างด้านข้างที่ต่อแบบขนานสามารถดูดซับพลังงานได้ดีกว่าโครงสร้างที่ต่อแบบทแยงมุมและต่อแบบสลับฟันปลา ผลการทดสอบโครงสร้างหลังคาแบบเต็มแผงภายใต้ภาระการชนในแนวแกน พบว่าภายใต้การทดสอบด้วยภาระการชนในแนวแกนและภาระการชนแบบดัด การต่อเสริมโครงสร้างหลังคาแบบขนานสามารถดูดซับพลังงานจากการชนได้ดีกว่าโครงสร้างที่ต่อแบบเฉียง แต่การทดสอบภายใต้ภาระแบบบิด พบว่าโครงสร้างที่ต่อแบบเฉียงสามารถดูดซับพลังงานได้ดีกว่า จากนั้นได้ทำการทดสอบโครงสร้างหลังคาที่มีชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงหน้าตัดต่าง ๆ ด้วยภาระการชนในแนวแกน โดยเปลี่ยนหน้าตัดของชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรง 4 แบบ คือ หน้าตัดรูปสี่เหลี่ยม หน้าตัดรูปตัวยู หน้าตัดรูปวงกลมและหน้าตัดรูปตัวแอล ผลการศึกษาพบว่าโครงสร้างหลังคาที่ต่อเสริมด้วยเหล็กหน้าตัดรูปวงกลม สามารถดูดซับพลังงานจากการชนได้ดีกว่าการต่อเสริมด้วยหน้าตัดแบบอื่น ๆ สำหรับการทดสอบโครงสร้างประกอบที่ประกอบจากโครงสร้างหลังคากับแผงด้านข้างของรถยนต์โดยสารแบบต่าง ๆ กัน 6 แบบ พบว่าโครงสร้างประกอบที่ต่อจากแผงด้านข้างแบบขนานกับโครงสร้างหลังคาแบบขนาน สามารถดูดซับพลังงานจากการชนได้มากกว่าการต่อสลับคู่กันของโครงสร้างแบบอื่น ๆ นอกจากนี้ในการทดสอบลักษณะของชิ้นส่วนยึดต่อโครงสร้างหลังคากับโครงสร้างด้านข้างรถยนต์โดยสาร พบว่า การต่อโครงสร้างแบบที่ 3 สามารถดูดซับพลังงานจากการชนได้ดีกว่าการยึดต่อแบบอื่น ๆ รายละเอียดของความสามารถในการดูดซับพลังงาน ลักษณะกราฟภาระ-ระยะยุบตัว และลักษณะการเสียหายของชิ้นส่วน โครงสร้างรถยนต์โดยสารแต่ละชิ้นส่วนได้แสดงและอภิปรายโดยรายละเอียดในรายงาน