ออกแบบและวิเคราะห์พฤติกรรมการดูดซับพลังงานของตัวลดทอนแรงกระแทกที่ใช้สำหรับเครื่องทดสอบการชนโดยใช้แบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ไม่เชิงเส้นแบบชัดแจ้ง
คำสำคัญ:
ตัวลดทอนแรงกระแทก การจำลองการชน แบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ พลศาสตร์แบบชัดแจ้ง EN 1789:2020บทคัดย่อ
วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อออกแบบและวิเคราะห์พฤติกรรมการดูดซับพลังงานของโครงสร้างรองรับการชนที่ใช้สำหรับเครื่องทดสอบการชนของรถพยาบาลโดยใช้แบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ไม่เชิงเส้นแบบชัดแจ้ง โครงสร้างนี้เป็นตัวลดทอนแรงกระแทกสามารถนำไปใช้สำหรับเครื่องทดสอบการชนแบบไดนามิกส์สำหรับทดสอบรถพยาบาลที่ความเร็วประมาณ 30 km/h ตามมาตรฐาน EN 1789:2020 การออกแบบมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้เรียบง่ายและมีต้นทุนการผลิตต่ำ โครงสร้างลดทอนแรงกระแทกออกแบบมาเพื่อดูดซับแรงกระแทกจากมวลที่แข็งเกร็งประมาณ 1,400 kg ด้วยความเร็วเข้าชนมาตรฐาน ดังนั้นการออกแบบจึงมีโครงสร้างเป็นกลุ่มท่อตรง 15 ท่อ และท่อถูกจัดเรียงแบบแถวเรียงขนานตามยาวกับระยะพิทช์ 60 mm ซึ่งยอมให้เกิดการเสียรูปในแนวแกนได้ ท่อที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเท่ากับ 34 mm ความหนา 1.2 mm และความยาวรวม 600 mm แต่ละท่อถูกเชื่อมกันด้วยสองวัสดุที่ต่างกันโดยส่วนปลายมีความยาว 100 mm ใช้วัสดุเป็นอลูมิเนียมเกรด AL5083-O และถูกเชื่อมกับท่อเหล็กเกรด SS400 (JIS) ยาว 500 mm ในงานวิจัยนี้ได้สร้างแบบจำลองทางไฟไนต์เอลิเมนต์ไม่เชิงเส้นแบบชัดเเจ้งเพื่อวิเคราะห์การดูดซับพลังงานการชนเป็นความเร่ง วิธีการสร้างแบบจำลองได้รับการตรวจสอบโดยการเปรียบเทียบการเร่งความเร็วการชนกับข้อมูลการทดลองซึ่งแสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์มีแนวโน้มที่ดี สุดท้าย ผลการวิเคราะห์พฤติกรรมการดูดซับพลังงานจากการชนของโครงสร้างตัวลดทอนพบว่าผลความเร็วจากการชนนั้นสอดคล้องกับรูปร่างความเร่งตามมาตรฐานทดสอบ
References
Abramowicz, W., & Jones, N. (1984). Dynamic axial crushing of circular tubes. International Journal of Impact Engineering, 2(3), 263–281. https://doi.org/10.1016/0734-743X(84)90010-1
Abramowicz, W.; Jones, N. (1986). Dynamic progressive buckling of circular and square tubes. International Journal of Impact Engineering, 4(4), 243–270.
Deac, S. C., Perescu, A., Simoiu, D., Nyaguly, E., Craştiu, I., & Bereteu, L. (2018). Modeling and simulation of cars in frontal collision. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 294(1). https://doi.org/10.1088/1757-899X/294/1/012090
European Committee for Standardization (CEN). (2020). Medical vehicles and their equipment - Road ambulances Standard EN 1789:2020.
Feng, Y., Xiao, S., Yang, B., Zhu, T., Yang, G., & Zhu, Z. (2018). Dynamic constitutive relation of 5083P-O aluminium alloy and its influence on energy-absorbing structure. Advances in Mechanical Engineering, 10(10), 1–13. https://doi.org/10.1177/1687814018807334
Ferdynus, M., Kotełko, M., & Kral, J. (2018). Energy absorption capability numerical analysis of thin-walled prismatic tubes with corner dents under axial impact. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability, 20(2), 252–289. https://doi.org/10.17531/ein.2018.2.10
Ghasemnejad, H., Hadavinia, H., Marchant, D., & Aboutorabi, A. (2008). Energy absorption of thin-walled corrugated crash box in axial crushing. SDHM Structural Durability and Health Monitoring, 4(1), 29–45. https://doi.org/10.3970/sdhm.2008.004.029
Gokhale, N. S., Deshpande, S. S., Bedekar, S. V, & Thite, A. N. (2008). Book-Nitin S gokhale ,sanjay S deshpande - practical finite element analysis.pdf (p. 445).
J, M., & A. Keshavarzi. (n.d.). A Numerical and experiment study on the crash behavior of the extruded aluminum crash box with elastic support. Latin American Journal of Solids and Structures, 11, 1329–1348.
Kaya, S. (2019). Developing test procedure and design of fixture for dynamic test of road ambulances. Middle East Technical University.
Kusyairi, I. (2017). The Influence of Origami and Rectangular Crash Box Variations on MPV Bumper with Offset Frontal Test Examination toward Deformability. Journal of Energy, Mechanical, Material and Manufacturing Engineering, 2(2), 89–96. https://doi.org/10.22219/jemmme.v2i2.5070
Kusyairi, I., Choiron, Moch. A., Irawan, Y. S., & Himawan, H. M. (2018). Effects of Origami Pattern Crash Box and Rectangular Pattern Crash Box on The Modelling Of MPV Car Structure on Deformation. Journal of Energy, Mechanical, Material and Manufacturing Engineering, 3(2), 61. https://doi.org/10.22219/jemmme.v3i2.6831
Liu, Y. (2008). ANSYS and LS-DYNA used for structural analysis. International Journal of Computer Aided Engineering and Technology, 1(1), 31–44. https://doi.org/10.1504/IJCAET.2008.021254
Pawlus, W., Robbersmyr, K. G., & Karimi, H. R. (2011). Mathematical modeling and parameters estimation of a car crash using data-based regressive model approach. Applied Mathematical Modelling, 35(10), 5091–5107. https://doi.org/10.1016/j.apm.2011.04.024
Santosa, S., & Wierzbicki, T. (1998). Crash behavior of box columns filled with aluminum honeycomb or foam. Computers and Structures, 68(4), 343–367. https://doi.org/10.1016/S0045-7949(98)00067-4
Segade, A., López-Campos, J. A., Fernández, J. R., Casarejos, E., & Vilán, J. A. (2016). Finite element simulation for analysing the design and testing of an energy absorption system. Materials, 9(8), 1–13. https://doi.org/10.3390/ma9080660
Sethasathien, A., Sirisamutr, T., Wachiradilok, P., Dairoob, S., & Nimma, S. (2558). Situation and Causes of Ambulance Crash in Thailand. Journal of Health Systems Research, 3, 279–293.
Song, X., Sun, G., & Li, Q. (2016). Sensitivity analysis and reliability based design optimization for high-strength steel tailor welded thin-walled structures under crashworthiness. Thin-Walled Structures, 109, 132–142. https://doi.org/10.1016/j.tws.2016.09.003
Thuewan, R., & Prabpai, S. (2021). Accidents Experiences and Safety Behavior among Emergency Medical Personnel with Ambulance: Qualitative Research. Journal of Health and Nursing Research, 37(1), 142–155.
Vettorello, A., Campo, G. A., Goldoni, G., & Giacalone, M. (2020). Numerical-experimental correlation of dynamic test of a honeycomb impact attenuator for a formula sae vehicle. Metals, 10(5). https://doi.org/10.3390/met10050652
Wang, D., Zhang, S., Wang, C., & Zhang, C. (2018). Structure-material-performance integration lightweight optimisation design for frontal bumper system. International Journal of Crashworthiness, 23(3), 311–327. https://doi.org/10.1080/13588265.2017.1317468
Yang, C., Li, D., Zhu, T., & Xiao, S. (2016). Special dynamic behavior of an aluminum alloy and effects on energy absorption in train collisions. Advances in Mechanical Engineering, 8(5), 1–9. https://doi.org/10.1177/1687814016649527
Yang, L., Yue, M., Li, Z., & Shen, T. (2020). An investigation on the energy absorption characteristics of a multi-cell hexagonal tube under axial crushing loads. PLoS ONE, 15(6). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0233708
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2022 สถาบันวิจัยและพัฒนา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์ในการปรับปรุงแก้ไขตัวอักษรและค่าสะกดต่าง ๆ ที่ไม่ถูกต้อง และต้นฉบับที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารเทคโนโลยีและนวัตกรรม ถือเป็นกรรมสิทธิ์ของสถาบันวิจัยและพัฒนา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา และผลการพิจารณาคัดเลือกบทความตีพิมพ์ในวารสารให้ถือเป็นมติของกองบรรณาธิการเป็นที่สิ้นสุด
