การศึกษาพฤติกรรมการตอบสนองของท่อไฟเบอร์กลาสต่อแรงกดในแนวแกน

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความสามารถในการดูดซับพลังงานจำเพาะของท่อไฟเบอร์กลาส ภายใต้แรงกระทำในแนวแกน ชิ้นงานที่ใช้ในการศึกษาเป็นชิ้นงานที่ขึ้นรูปด้วยมือ (Hand lay-up) ที่มีการเรียงทับซ้อนและมุมไขว้ที่แตกต่างกัน 3 ชิ้นงาน คือ ชิ้นงาน A มีมุมไขว้ [(0/90)/(0/90)/(0/90)] ชิ้นงาน B มีมุมไขว้ [(45/-45)/(45/-45)/(45/-45)] และชิ้นงาน C มีมุมไขว้ [(45/-45)/(0/90)/(45/-45)] ขึ้นรูปจาก E-glass/polyester ขนาดของท่อมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกคือ 50 มิลลิเมตร ความหนาคือ 2 มิลลิเมตร และความยาวคือ 100 มิลลิเมตร ในการทดสอบชิ้นงานนั้นได้ทำการสดสอบโดยใช้เครื่อง ESH Universal Testing Machine สำหรับการทดสอบแบบกึ่งคงที่ กดที่ความเร็ว 10 มิลลิเมตรต่อนาที และใช้เครื่อง Vertical Impact Testing Machine สำหรับการทดสอบแรงกระแทกโดยมีหัวค้อนตกกระแทกแบบอิสระด้วยความเร็วคงที่ ที่จุดสัมผัส 7 เมตร ต่อวินาที การศึกษานี้ยังได้ใช้แบบจำลองทางไฟไนต์เอลิแมนต์ เพื่อจำลองพฤติกรรมการเสียหายของท่อไฟเบอร์กลาสอีกด้วย
ผลทดลองและแบบจำลองทางไฟไนต์เอลิเมนต์ ภายใต้ภาระกระทำแบบกึ่งคงที่ พบว่า ชิ้นงานมีลักษณะการเสียหายอยู่สามรูปแบบคือ 1)การเสียหายแบบแตกและบานแยกออกเป็นแฉก ซึ่งเกิดจากอิทธิพลของเส้นใยในแนวตั้ง ที่สามารถรับภาระในแนวแกนโดยตรง และอิทธิพลเส้นใยในแนวขวางทำหน้าที่ประคองให้เส้นใยในแนวตั้งให้รับภาระแนวแกน 2)การเสียหายแบบยุบตัวตามแนวเฉียงของเส้นใยซึ่งเกิดจากการเรียงตัวของเส้นใยในแนวเฉียง เมื่อรับภาระในแนวแกนทำให้เส้นใยเกิดจากการแตกหักตลอด จนสิ้นสุดการยุบตัว และ 3) การเสียหายแบบแตกและบานออกเป็นพุ่ม ซึ่งเกิดจากอิทธิพลของเส้นใยในแนวตั้ง 0 องศา ทำให้รับภาระในแนวแกนโดยตรง และอิทธิพลของเส้นใยในแนวเฉียง ทำหน้าที่ประคองเส้นใยในแนวตั้งและรับภาระในแนวแกน สำหรับผลทดสอบและแบบจำลองทางไฟไนต์เอลิเมนต์ ภายใต้แรงกระแทกพบว่าชิ้นงานมีลักษณะการเสียหายอยู่สามรูปแบบคือ การเสียหายแบบแตกและบานแยกออกเป็นแฉก การเสียหายแบบยุบตัวตามแนวเฉียงของเส้นใย และการเสียหายแบบแตกและบานเช่นกัน
ในด้านความสามารถในการดูดซับพลังงานภายใต้ภาระกระทำแบบกึ่งคงและภายใต้แรงกระแทก พบว่าชิ้นงาน A ที่มีมุมของเส้นใย คือ [(0/90)/(0/90)/(0/90)] สามารถดูดซับพลังงานจำเพาะได้มากกว่าชิ้นงานอื่นๆ ซึ่งเป็นผลมาจากการเรียงเส้นใยของมุม 0 องศา ไม่ให้แยกออกจากกัน กรณีรับแรงในแนวแกน