การออกแบบและวิเคราะห์แม่พิมพ์โลหะที่ใช้ในกระบวนการขึ้นรูปวงล้อนิรภัยสำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลโดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อนการกระจายตัวของความร้อน การสูญเสียความร้อนของแม่พิมพ์โลหะและวงล้อนิรภัย โดยใช้โปรแกรม SolidWorks ออกแบบชิ้นส่วนแม่พิมพ์และประกอบแม่พิมพ์เข้าด้วยกัน โดยเลือกใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ด้วยโปรแกรม SolidWorks Simulation เพื่อสร้างแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์สำหรับแม่พิมพ์โลหะและวงล้อนิรภัยสามมิติ ในกระบวนการอัดขึ้นรูปวงล้อนิรภัยรันแฟลท แม่พิมพ์โลหะจะได้รับความร้อนที่ถูกส่งผ่านมาจากแท่นอัดที่มีการติดตั้งแท่งฮีตเตอร์อยู่ภายใน แม่พิมพ์ถูกออกแบบให้ทำงานภายใต้ความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงถึง 300 องศาเซลเซียส วัสดุ SKD11 เป็นวัสดุอีกชนิดหนึ่งที่มีสมบัติทางกลและสมบัติทางความร้อนทเี่ หมาะสมสำหรับการผลิตเป็นแม่พิมพ์จึงถูกเลือกนำมาใช้ผลิตเป็นแม่พิมพ์โลหะและใช้ในการวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อน แม่พิมพ์ยังได้รับการออกแบบให้สามารถวางโครงสร้างโลหะกันสนิมอยู่ภายในแม่พิมพ์เพื่อสร้างความแข็งแรงให้กับวงล้อนิรภัยรันแฟลทและใช้ในการจับยึดวงล้อนิรภัยรันแฟลทเข้าด้วยกัน ผลการวิเคราะห์ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ แสดงให้เห็นการถ่ายเทความร้อน การกระจายตัวของความร้อนและการสูญเสียความร้อนในแม่พิมพ์และวงล้อนิรภัย เมื่อความร้อนได้ถูกส่งผ่านจากแม่พิมพ์ไปยังผงพอลิเมอร์คอมโพสิตหรือเนื้อยางคอมโพสิตซึ่งถูกบรรจุอยู่ในแม่พิมพ์จะส่งผลให้เกิดการหลอมเหลวของผงพอลิเมอร์คอมโพสิตหรือเนื้อยางคอมโพสิต ผงพอลิเมอร์คอมโพสิตหรือเนื้อยางคอมโพสิตที่หลอมเหลวจะเข้าห่อหุ้มโครงเหล็กกันสนิมทำให้เกิดนวัตกรรมวงล้อนิรภัยที่มีความแข็งแรง นอกจากนี้ยังพบว่ามีการสูญเสียความร้อนที่ภายนอกแม่พิมพ์ซึ่งไม่ส่งผลต่อการกระจายตัวของความร้อนภายในแม่พิมพ์ ในการนำชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์จะต้องทำการหล่อเย็นแม่พิมพ์เพื่อลดอุณหภูมิเสียก่อนจึงจะสามารถนำชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ได้

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์พารามิเตอร์ที่มีผลกระทบต่อความสามารถในการต้านทานการเจาะทะลุของกระสุนลงบนแผ่นเกราะกันกระสุน และวิเคราะห์รูปแบบความเสียหายของแผ่นเกราะเซรามิกส์ร่วมกับแผ่นเกราะโลหะตามมาตรฐาน NIJ ระดับ 3 ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ แผ่นเกราะสองแผ่นทำด้วยวัสดุสองชนิดได้รับการออกแบบและวิเคราะห์ กำหนดให้แผ่นแรกหรือแผ่นด้านหน้าที่กระสุนวิ่งเข้าปะทะทำด้วยวัสดุอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์ร้อยละ 95 และแผ่นที่สองคือวัสดุอลูมิเนียม 7075 T6 ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ถูกนำมาใช้เป็นเครื่องมือในการวิเคราะห์ด้วยโปรแกรม ANSYS Explicit/Dynamic โดยมีตัวแปรที่สำคัญคือความหนาของแผ่นเกราะ 6, 8 และ 10 มิลลิเมตร เนื่องจากวัสดุอลูมินาร้อยละ 95 ถูกจัดประเภทเป็นวัสดุแข็งและเปราะ ดังนั้นในกระบวนการวิเคราะห์จึงเลือกใช้ทฤษฎีความเสียหายของ Johnson-Holmquist (JH-2) สำหรับกระสุนทำมาจากทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีขนาด 7.62x51 มิลลิเมตร ถูกนำมาใช้ในการจำลองด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ภายใต้รูปแบบความเสียหายของ Johnson-Holmquist Failure Model สำหรับวัสดุอลูมิเนียม 7075 T6 ถูกกำหนดให้ใช้แบบจำลองความเสียหาย Steinberg-Guinan StrengthModel และการวิเคราะห์ภายใต้สภาวะของการเปลี่ยนรูปขนาดใหญ่ (Large deformation) อัตราความเครียดสูง (High Strain rate) และภายใต้อุณหภูมิสูง (High Temperature) จึงใช้แบบจำลองความเค้น Johnson-Cook เพื่อทำนายผลวิเคราะห์ที่ความเร็วในการยิงกระสุน 850 เมตรต่อวินาทีตามมาตรฐาน NIJ 3 จากการวิเคราะห์พบว่าเกราะไม่สามารถต้านทานการเจาะเกราะของกระสุนได้แต่อาจทำให้ความเร็วของกระสุนลดลงอย่างมาก และเมื่อนำแผ่นเกราะอลูมินาและแผ่นเกราะอลูมิเนียมมาซ้อนทับกันที่ความหนาแผ่นละ 6 มิลลิเมตร พบว่าแผ่นเกราะอลูมินาสามารถทำลายหัวกระสุนได้และแผ่นอลูมิเนียมจะทำหน้าที่ในการดูดซับพลังงานและหยุดการเคลื่อนที่ของกระสุนไม่ให้ผ่านแผ่นเกราะไปได้ อีกทั้งรูปแบบความเสียหายด้วยวีธีการทดลองกับวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มีความสอดคล้องกัน จึงได้โมเดลไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อใช้ในการพัฒนาแผ่นเกราะเซรามิกส์ร่วมกับแผ่นเกราะโลหะต่อไป

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์ความเค้นและการเสียรูปของแผ่นเกราะโลหะแบบเรียงซ้อนกันและวิเคราะห์ความสามารถในการต้านทานการเจาะทะลุด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ตามมาตรฐาน NIJ ระดับ 3 โดยกระสุนขนาด 7.62x51 มิลลิเมตร ที่ความเร็ว 850 เมตรต่อวินาทีโปรแกรม ANSYS Explicit/Dynamic ถูกนำมาใช้ทำนายพฤติกรรมการเสียหายของแผ่นเกราะอลูมิเนียมกันกระสุนเกรด 7075 T6 และ 5083-H116 แบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ได้รับการพิสูจน์ความถูกต้องกับผลการทดลองยิงด้วยกระสุนจริง ตัวแปรสำคัญคือค่าความหนาของแผ่นอลูมิเนียมและจำนวนชั้นที่มีการวางเรียงซ้อนกัน ซึ่งมีระยะห่างระหว่างแผ่นและไม่มีระยะห่างระหว่างแผ่นกำหนดให้กระสุนทังสเตนคาร์ไบด์ขนาด 7.62x51 มิลลิเมตร มีรูปแบบความเสียหายเป็นไปตามJohnson-Holmquist Failure Model (JH-1, JH-2) แผ่นเกราะมีขนาดความกว้างและความยาวเท่ากับ 30x30 เซนติเมตร โดยวัสดุ AL-7075 T6 มีสมบัติวัสดุเป็นไปตาม Steinberg-GuinanStrength และวัสดุ AL-5083-H116 เป็นไปตามรูปแบบของ Johnson-Cook Strength ผลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่า การเลือกชนิดของเอลิเมนต์และการแบ่งเอลิเมนต์เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการวิเคราะห์ การใช้เทคนิคการแบ่งเอลิเมนต์มีความสำคัญโดยต้องทำการแบ่งเอลิเมนต์ให้มีขนาดเล็กตรงตำแหน่งกระสุนวิ่งเข้าปะทะกับแผ่นเกราะและต้องควบคุมให้เอลิเมนต์มีจำนวนไม่มากเกินไปในพื้นที่อื่นที่ไกลออกไปจากกระสุน จากการออกแบบให้แผ่นเกราะอลูมิเนียม AL-7075 T6 และ AL-5083-H116 มีความหนาและระยะห่างระหว่างแผ่นแตกต่างกันไปจะส่งผลต่อความสามารถในการต้านทานการเจาะทะลุ ตัวแปรที่มีผลต่อความสามารถต้านทานการเจาะทะลุที่สูงมากคือความหนาแผ่นเกราะและจำนวนชั้นของแผ่นเกราะ โดยระยะห่างระหว่างแผ่นเกราะมีผลต่อความต้านทานเจาะทะลุในระดับต่ำ

ระบบกระแสชนเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการอบแห้งวัสดุอนุภาคที่มีความชื้นที่ผิวสูงโดยการศึกษาในส่วนแรกของงานวิจัยนี้เพื่อศึกษาทดลองค่าเวลาคงอยู่เฉลี่ยของวัสดุอนุภาค ในการทดลองใช้เม็ดเรซินเป็นวัสดุทดลองซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.4 มิลลิเมตร โดยทำการศึกษาผลของตัวแปรต่างๆ ที่ส่งผลต่อค่าเวลาคงอยู่เฉลี่ยของอนุภาค ได้แก่ อัตราการป้อนวัสดุ ที่ 50 60 และ 70 กิโลเมตรต่อชั่วโมงความเร็วอากาศขาเข้าที่ 20 25 และ 30 มิลลิเมตรต่อวินาที และมุมของท่ออากาศขาเข้าที่ 0 5 และ 10 องศา จากการทดลองพบว่า เมื่ออัตราการป้อนวัสดุ ความเร็วอากาศขาเข้าและมุมของท่ออากาศขาเข้าเพิ่มขึ้น มีผลทำให้ค่าเวลาคงอยู่เฉลี่ยของอนุภาคมีค่าเพิ่มขึ้น ในส่วนสุดท้ายของงานวิจัยนี้เป็นการจำลองพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของอากาศและอนุภาคในระบบกระแสชนโดยใช้พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ จากการศึกษาพบว่าการจำลองให้ผลการทำนายใกล้เคียงกับผลการทดลอง เมื่อความสูงของห้องกระแสชนและขนาดของวัสดุอนุภาคเพิ่มขึ้น มีผลทำให้ค่าเวลาคงอยู่เฉลี่ยของอนุภาคมีค่าเพิ่มขึ้น โดยค่าเวลาคงอยู่เฉลี่ยของอนุภาคในระบบมีค่ามากที่สุดที่ 1.93 วินาที ที่อัตราการป้อนวัสดุ 70 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็วอากาศขาเข้าที่ 30 มิลลิเมตรต่อวินาที และมุมของท่ออากาศขาเข้าที่ 10 องศา

วิทยานิพนธ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการจำลองการอบแห้งข้าวเปลือกในระบบอบแห้งกระแสชนแบบวิถีโค้ง ทั้งนี้อาศัยวิธีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ ซึ่งแบบจำลองใช้ทำนายผลกระทบของตัวแปรต่างๆ ได้แก่ ความเร็วของอากาศขาเข้า 20 และ 25 m/s อุณหภูมิของอากาศขาเข้า 7090 และ 110 °C อัตราการป้อนของข้าวเปลือก 20 35 และ56 kgdry solid/h และขนาดของห้องอบแห้ง50 ลิตร ที่ส่งผลต่อความชื้นสุดท้ายของข้าวเปลือก อัตราการระเหยน้ำเชิงปริมาตร สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเชิงปริมาตร และมีการศึกษาเพิ่มเติมในส่วนของผลกระทบจากขนาดของห้องอบแห้งที่เพิ่มขึ้น จากการศึกษาพบว่า แบบจำลองสามารถให้ผลการทำนายค่าความชื้นสุดท้าย อัตราการระเหยน้ำเชิงปริมาตร และสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเชิงปริมาตรใกล้เคียงกับผลการทดลองที่มีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน ±10% ขณะที่ขนาดห้องอบแห้งที่ลดลงส่งผลให้อัตราการระเหยน้ำ และสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเชิงปริมาตรมีค่าเพิ่มขึ้น สำหรับอัตราการระเหยน้ำเชิงปริมาตรสูงสุดมีค่าเท่ากับ 62.72 kgwater/m3h ที่ความเร็วอากาศขาเข้า 25 m/s อุณหภูมิของอากาศขาเข้า 110 ºCและอัตราการป้อนของวัสดุ 56 kgdry solid/h และขนาดห้องอบแห้ง 50 ลิตร ขณะที่สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเชิงปริมาตรสูงสุด มีค่าเท่ากับ 112.63 W/m3K ที่ความเร็วอากาศขาเข้า 25 m/sอุณหภูมิของอากาศขาเข้า 110 ºC อัตราการป้อนของวัสดุ 56 kgdry solid/h และขนาดห้องอบแห้ง 50 ลิตร