การวิเคราะห์ทางสถิตศาสตร์แบบไม่เป็นเชิงเส้นของโครงสร้างเปลือกบางรูปทรงกลมที่มีความหนาแปรเปลี่ยนรับแรงดันน้ำสถิต
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์ทางสถิติศาสตร์แบบไม่เป็นเชิงเส้นของโครงสร้างเปลือกบางรูปทรงกลม
ที่มีความหนาแปรเปลี่ยนรับแรงดันน้ำสถิต การกำหนดรูปทรงเรขาคณิตของโครงสร้างเปลือกบางที่มีความหนาแปรเปลี่ยนตามแนวพิกัดเส้นเมอร์ริเดียนจะอาศัยเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ การสร้างฟังก์ชันพลังงานจะใช้หลักการงานเสมือน
โดยพิจารณาค่าการเสียรูปของโครงสร้าง การหาผลลัพธ์เชิงตัวเลขแบบไม่เป็นเชิงเส้นสามารถทำได้โดยใช้วิธี
ไฟไนต์เอลิเมนต์ร่วมกับกระบวนการทำซ้ำโดยตรง จากผลการศึกษาพบว่า ค่าการเสียรูปของโครงสร้างเปลือกบาง
รูปทรงกลมที่มีความหนาแปรเปลี่ยนมีค่าการเสียรูปในแนวเส้นสัมผัสและแนวตั้งฉากที่บริเวณของฐานรองรับ
จะมีค่าลดลง ในขณะที่ค่าแรงเมมเบรนและโมเมนต์ดัดตามแนวพิกัดเส้นเมอร์ริเดียนและเส้นรอบวงมีค่าใกล้เคียงกัน
เมื่อเปรียบเทียบกับกรณีความหนามีค่าคงที่ ผลการศึกษาดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงความคุ้มค่าของการออกแบบ
โครงสร้างเปลือกบางรูปทรงกลมที่มีความหนาแปรเปลี่ยนรับแรงดันน้ำสถิต นอกจากนี้ยังพบว่าแรงเมมเบรนตามแนว
พิกัดเส้นรอบวงจะมีค่าสูงสุดในช่วง 070o จากนั้นจะลดลงอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ค่าโมเมนต์ดัดตามแนวพิกัด
เส้นเมอร์ริเดียนและเส้นรอบวงจะมีค่าสูงสุดในช่วง 60o90o และมีค่าสูงสุดที่ตำแหน่งฐานรองรับ
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
ข้อความภายในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารทั้งหมด รวมถึงรูปภาพประกอบ ตาราง เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลรัตนโกสินทร์ การนำเนื้อหา ข้อความหรือข้อคิดเห็น รูปภาพ ตาราง ของบทความไปจัดพิมพ์เผยแพร่ในรูปแบบต่าง ๆ เพื่อใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ ต้องได้รับอนุญาตจากกองบรรณาธิการวารสารอย่างเป็นลายลักษณ์อักษร
มหาวิทยาลัยฯ อนุญาตให้สามารถนำไฟล์บทความไปใช้ประโยชน์และเผยแพร่ต่อได้ โดยต้องแสดงที่มาจากวารสารและไม่ใช้เพื่อการค้า
ข้อความที่ปรากฏในบทความในวารสารเป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่านไม่เกี่ยวข้องกับราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์ และบุคลากร คณาจารย์ท่านอื่น ๆ ในมหาวิทยาลัยฯแต่อย่างใด ความรับผิดชอบองค์ประกอบทั้งหมดของบทความแต่ละเรื่องเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใด ๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะรับผิดชอบบทความของตนเอง ตลอดจนความรับผิดชอบด้านเนื้อหาและการตรวจร่างบทความเป็นของผู้เขียน ไม่เกี่ยวข้องกับกองบรรณาธิการ
เอกสารอ้างอิง
Zingoni, A. (2015). Liquid-containment shells of revolution: A review of recent studies on strength, stability and dynamics. Thin-Walled Structures, 87, 102-114. https://doi.org/10.1016/j.tws.2014.10.016
Jiammeepreecha, W., Tiyasangthong, S., Chaidachatorn, K., Choeipo, S., Lerdchaipong, K., & Jamnam, S. (2025). Large displacement analysis of internally pressurized multi-segmented spherical shells with lagrange’s multiplier technique. The Journal of KMUTNB, 35(1), 1-19. https://doi.org/10.14416/j.kmutnb.2024.08.010
Artioli, E., & Viola, E. (2006). Free Vibration Analysis of Spherical Caps Using A G.D.Q. Numerical Solution. Journal of Pressure Vessel Technology, 128(3), 370-378. https://doi.org/10.1115/1.2217970
Jiammeepreecha, W., & Chucheepsakul, S. (2017). Nonlinear axisymmetric free vibration analysis of liquid-filled spherical shell with volume constraint. Journal of Vibration and Acoustics, 139(5), 051016. http://dx.doi.org/10.1115/1.4036500
Jiammeepreecha, W., Chaidachatorn, K., & Chucheepsakul, S. (2022). Large amplitude axisymmetric free vibration of a closed two-dimensional spherical pressure vessel with a constrained volume. International Journal of Structural Stability and Dynamics, 22(6), 2250077. https://doi.org/10.1142/S0219455422500778
Al-Gahtani, H., Khathlan, A., Sunar, M., & Naffa'a, M. (2014). Local pressure testing of spherical vessels. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 114-115, 61-68. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2013.12.004
Evkin, A.Y., & Lykhachova, O.V. (2019). Design buckling pressure for thin spherical shells: development and validation. International Journal of Solids and Structures, 156-157, 61-72. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2018.06.035
Wang, Y., Tang, W., Zhang, J., Zhang, S., & Chen, Y. (2019). Buckling of imperfect spherical caps with fixed boundary under uniform external pressure. Marine Structures, 65, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2019.01.004
Du, X., Zhao, G., Wang, W., Guo, M., Zhang, R., & Yang, J. (2020). Study on dented hemispheres under external hydrostatic pressure. Marine Structures, 74, 102819. https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2020.102819
Liang, C.C., Shiah, S.W., Jen, C.Y., & Chen, H.W. (2004). Optimum design of multiple intersecting spheres deep-submerged pressure hull. Ocean Engineering, 31(2), 177-199. https://doi.org/10.1016/S0029-8018(03)00120-3
Jiammeepreecha, W., Chucheepsakul, S., & Huang, T. (2015). Parametric study of an equatorially anchored deepwater fluid-filled periodic symmetric shell with constraint volume. Journal of Engineering Mechanics, 141(8), 04015019. https://doi.org/10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000920
Phadke, A., & Cheung, K. (2003). Nonlinear response of fluid-filled membrane in gravity waves. Journal of Engineering Mechanics, 129(7), 739-750. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(2003)129:7(739)
Wang, C.M., Vo, K.K., & Chai, Y.H. (2006). Membrane analysis and minimum weight design of submerged spherical domes. Journal of Structural Engineering, 132(2), 253-259. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2006)132:2(253)
Jiammeepreecha, W., Chucheepsakul, S., & Huang, T. (2014). Nonlinear static analysis of an axisymmetric shell storage container in spherical polar coordinates with constraint volume. Engineering Structures, 68, 111-120. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.02.014
Jiammeepreecha, W., Chucheepsakul, S., & Huang, T. (2014). Nonlinear static analysis of deep water axisymmetric spherical half drop shell. KMUTT Research and Development Journal, 37(2), 239-255.
Zingoni, A. (2001). Stresses and deformations in egg-shaped sludge digestors: membrane effects. Engineering Structures, 23(11), 1365-1372. https://doi.org/10.1016/S0141-0296(01)00055-4
Zingoni, A. (2001). Stresses and deformations in egg-shaped sludge digestors: discontinuity effects. engineering structures, 23(11), 1373-1382. https://doi.org/10.1016/S0141-0296(01)00056-6
Zingoni, A., Mokhothu, B., & Enoma, N. (2015). A theoretical formulation for the stress analysis of multi-segmented spherical shells for high-volume liquid containment. Engineering Structures, 87, 21-31. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.01.002
Jiammeepreecha, W., Chaidachatorn, K., & Chucheepsakul, S. (2021). Nonlinear static response of an underwater elastic toroidal storage container. International Journal of Solids and Structures, 228, 111134. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2021.111134
Jiammeepreecha, W., Chaidachatorn, K., & Chucheepsakul, S. (2023). Large displacement analysis of egg-shaped containment shells using lagrange multipliers. International Journal of Solids and Structures, 279, 112390. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2023.112390
Jiammeepreecha, W., Chaidachatorn, K., & Chucheepsakul, S. (2023). Nonlinear static analysis of multi-segmented toroidal shells under external pressure. Thin-Walled Structures, 189, 110920. https://doi.org/10.1016/j.tws.2023.110920
Jiammeepreecha, W., Chaidachatorn, K., Klaycham, K., Athisakul, C., & Chucheepsakul, S. (2024). Multi-segmented fifth-order polynomial–shaped shells under hydrostatic pressure. Thin-Walled Structures, 203, 112214. https://doi.org/10.1016/j.tws.2024.112214
Sekhon, G.S., & Bhatia, R.S. (2000). Generation of exact stiffness matrix for a spherical shell element. Computers and Structures, 74(3), 335-349. https://doi.org/10.1016/S0045-7949(98)00316-2
Langhaar, H.L. (1964). Foundations of practical shell analysis. University of Illinois at Urbana-Champaign.
Tangbanjongkij, C., Jiammeepreecha, W., & Chucheepsakul, S. (2019). Large displacement analysis of ellipsoidal pressure vessel heads using the fundamental of differential geometry. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 172, 337-347. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2019.04.001
Chaidachatorn, K., Ngohpok, C., Jiammeepreecha, W., Lerdchaipong, K., Chupkhunthod, W., & Jamnam, S. (2025). Large amplitude free vibration of spherical dome structures with variable thickness. The Journal of King Mongkut's University of Technology North Bangkok, 35(1), 1-15. https://doi.org/10.14416/j.kmutnb.2024.08.007
Mase, G.T., & Mase, G.E. (1999). Continuum mechanics for engineers. CRC Press.
Langhaar, H.L. (1962). Energy methods in applied mechanics. John Wiley & Sons.
Cook, R.D., Malkus, D.S., Plesha, M.E., & Witt, R.J. (2002). Concepts and applications of finite element analysis. John Wiley & Sons.
Jiammeepreecha, W., Chaidachatorn, K., Tiyasangthong, S., & Jamnam, S. (2023). Nonlinear static analysis of egg-shaped toroidal shells under internal pressure. Rattanakosin journal of science and technology (RJST), 5(3), 14-36. Search at https://ph02.tci-thaijo.org/index.php/RJST/article/view/250556
Reddy, J.N. (2004). An introduction to nonlinear finite element analysis. Oxford University Press.
Young, W.C., & Budynas R.G. (2002), Roark’s formulas for stress and strain. McGraw-Hill.
