การประยุกต์ DOE สําหรับพัฒนาอุปกรณ์กดทดสอบด้วยเทคนิค SHPB ที Strain Rate สูงขึ น นําเสนอโดย นิรุตติ พรประสิทธิ และ ดร.ฐิตะพล หุยะนันท์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื องกล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร สรุปผลงานวิจัย การหาขนาดมิติของอุปกรณ์กดทดสอบที เหมาะสม ประยุกต์เทคนิค Design of Experiment (DOE) แบบ Full Factorial สําหรับออกแบบตารางการทดลอง แล้วจําลองการกด ทดสอบด้วยโปรแกรมเชิงไฟไนต์เอลิเมนต์ โดยหาค่าคุณลักษณะ จําเพาะของคลื นทีบันทึกได้เปรียบเทียบกับทางทฤษฎีเพือหาหาขนาด มิติที เหมาะสม เพือนําไปจัดสร้างอุปกรณ์กดทดสอบด้วยเทคนิค SHPB วัตถุประสงค์ เมือปี 2007 ฐิตะพล หุยะนันท์และคณะ ประสบความสําเร็จใน การออกแบบสร้างอุปกรณ์กดทดสอบด้วยเทคนิค Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB)เป็น เครืองแรกของประเทศไทย โดยสามารถ กดทดสอบหาคุณสมบัติพลวัตของ OFHC Copper ณ อัตราการ เปลี ยนแปลงความเครียดต่อเวลาเท่ากับ 894.375 s -1 โดยกราฟ ความเค้น-ความเครียดจากการกดทดสอบมีค่าความแตกต่างจาก Johnson-Cook Model เท่ากับ 9.18±0.58% ด้วยแนวโน้มซึ งไม่ สอดคล้องกันนักทีเดียว ดังนันงานวิจัยนี ต้องการพัฒนาอุปกรณ์กดทดสอบชิ นนี เพือให้ สามารถใช้กดทดสอบหาคุณสมบัติพลวัตของ OFHC Copper ณ อัตราการเปลียนแปลงความเครียดต่อเวลาไม่น้อยกว่า 900 s -1 ด้วย ค่าความแตกต่างจาก Johnson-Cook Model ที ลดลง บทนํา เมือวิเคราะห์สมการหลักทัง 3 พบว่าปัจจัยที มีผลต่อการกด ทดสอบด้วยเทคนิค SHPB มี 4 ปัจจัยดังตารางที 1 ซึงงานวิจัยนี สนใจศึกษาผลกระทบทัง 4 ปัจจัยและปัจจัยละ 4 ระดับโดยใช้เทคนิค Full Factorial Design Design of Experiment (DOE) เทคนิคนี ใช้หาคุณสมบัติของวัสดุตังแต่ช่วงอัตราการเปลี ยนแปลง ความเครียดตังแต่ 10 2 -10 4 s -1 โดยสมมติฐานให้ชิ นงานทดสอบอยู่ ภายใต้สภาวะสมดุลย์แรง และงานวิจัยนี ใช้การวิเคราะห์แบบ 1 คลื น ซึงสมการสําหรับวิเคราะห์หาคุณสมบัติของวัสดุจากการกดทดสอบ ด้วยเทคนิค SHPB มีดังนี Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) การทดลองและผลการทดลอง 0 0 0 0 0 () () () 2 () () 2 () () () () t i r s r s t s r s s t s t t t c t t l c t t dt l A t E t A เมือ ε i ซึงเกิดจากการกระแทกกันระหว่าง Striker Bar และ Incident Bar แผ่ถึงรอยต่อจะเกิดการส่งผ่านและสะท้อนกลับของ คลื นตามยาว ซึงเป็นผลจากสัมประสิทธิ การสะท้อน ( R coef ) 1 V i 1 F 2 F 1 u 2 u 0 0 0 A c 1 11 A c r t 0 0 0 A c 0 0 0 A c s l i 1 r 2 r 2 t 1 t รูปที 1 การสะท้อนและการส่งผ่านของคลื น 1 2 3 4 D b [mm] 10 15 20 25 A s /A b 40% 50% 60% 70% L s /D s 0.5 1 1.5 2 V 0 /V max 25% 50% 75% 100% Factor Level ตารางที 1 ปัจจัยและระดับที สนใจศึกษา b D / s b A A / s s l D max 1 / V V 2 6.3m st s b l l l / 100 b b l D i 1 r 2 r R รูปที 2 Design Parameter ทําการจําลองการกดทดสอบเพื อหาขนาดมิติที เหมาะสม แล้วนํา ผลการจําลองมาวิเคราะห์ค่าความแตกต่างจากทฤษฎีในเทอมของ є ε i และ є εr1 รวมทังความสมําเสมอระหว่างการเสียรูปถาวรซึง แสดงผ่านเทอม R εr ร่วมกับข้อจํากัดต่างๆ ดังแสดงไว้ในรูปที 2 2 ขันตอนที 1 Design Parameter เนื องจากอุปกรณ์ยิง Striker Bar ที พัฒนาขึ นใหม่สามารถทํา อัตราเร็วเข้ากระแทกได้เพียง 21.6 m/s จากเป้ าหมายที 32 m/s จึง เป็นผลให้สามารถกดทดสอบ ณ อัตราการเปลียนแปลงความเครียด ต่อเวลาได้เพียง 809.42 s -1 อย่างไรก็ตามแนวโน้มของกราฟความ เค้น-ความเครียดจากการกดทดสอบด้วยอุปกรณ์นี สอดคล้องกับ Johnson-Cook Model ดีขึ นกว่างานวิจัยก่อนหน้านี ถึง 63.79% ขันตอนที 2 บันทึกผลและวิเคราะห์ค่าคุณลักษณะจําเพาะ -4000 -2000 0 2000 4000 0 400 800 1200 Strain (µε) Time(s) Incident Transmitt Analyzed Incident Strain Wave Analyzed Transmitted Strain Wave ขันตอนที 3 วิเคราะห์ผลเพื อหาขนาดมิติที เหมาะสม ขันตอนที 4 ออกแบบสร้างอุปกรณ์ยิง Striker Bar ขึ นใหม่ -2500 -1250 0 1250 2500 0 250 500 750 1000 ε [με] t [µs] Incident 1 Transmit 1 Incident 2 Transmit 2 Incident 3 Transmit 3 Incident 4 Transmit 4 Incident 5 Transmit 5 ขันตอนที 1 จัดสร้างอุปกรณ์ยิง Striker Bar แบบใหม่ ขันตอนที 2 จัดเตรียมอุปกรณ์กดทดสอบ ขันตอนที 3 ทดลองและบันทึกผล ขันตอนที 4 วิเคราะห์ผล
