Berasal dari kekurangan dalam kajian mengenai kesan liang berbilang, serta kekurangan kepelbagaian dalam parameter liang berbilang dalam kajian lepas, kajian ini bertujuan untuk mengkaji kemungkinan idea keratan bulatan berongga berliang berbilang yang meniru geometri dan corak tebukan yang dijumpai di permukaan rangka kaktus Cholla (sejenis kaktus yang dijumpai di padang pasir panas Barat Daya Amerika). Kesan parameter liang ke atas tingkah laku struktur, dan mekanisma pemindahan beban dalam keratan berongga berliang berbilang telah disiasat secara meluas melalui analisis unsur terhingga. Analisa telah dijalankan di bawah kes beban mampatan, lenturan dan kilasan. Parameter liang yang disiasat adalah: bentuk dan orientasi, peratusan tebukan, nisbah aspek, corak susunan global, sudut kecondongan heliks yang terbentuk di antara liang, dan kelegaan di antara liang berjiranan. Model dengan corak jajaran menunjukkan prestasi yang lebih baik daripada model dengan corak heliks di bawah kes beban mampatan dan lenturan, dan ia adalah sebaliknya untuk kes beban kilasan. Antara variasi corak heliks, corak segi tiga sama sisi menunjukkan prestasi terbaik di bawah kes beban mampatan dan lenturan. Sebaliknya, corak segi tiga sama kaki kanan menghasilkan prestasi terbaik di bawah kes beban kilasan. Bentuk elips dengan paksi utamanya selari dengan paksi membujur model memaparkan prestasi terbaik di bawah kes beban mampatan dan lenturan; manakala bentuk bulat menghasilkan prestasi terbaik untuk kes beban kilasan. Nisbah aspek yang disyorkan untuk bentuk elips bergantung kepada susunan liang dan jenis beban. Had atas untuk peratusan tebukan adalah disyorkan sebagai 30% untuk membolehkan tindak balas struktur kekal dalam keadaan lelurus. Merujuk kepada analisa ke atas garis trajektori tegasan prinsipal (PST), didapati sudut kecenderungan relatif lebih kecil pada kawasan selepas liang menunjukkan berlakunya halangan aliran beban yang kurang teruk. Model yang berprestasi lebih baik adalah berkait dengan model yang mempunyai keluasan kawasan di mana garis PST tidak dapat condong kembali ke jajaran asal, yang lebih kecil. Model dengan pusaran (didapati dalam gambarajah PST) dan edaran semula aliran beban (didapati dalam gambarajah orientasi aliran beban) dengan bentuk yang lebih lancar, dan saiz yang lebih kecil sepadan dengan model yang mengalami halangan aliran beban kurang teruk. Penemuan daripada kajian ini menunjukkan bahawa idea keratan bulatan berongga berliang berbilang yang novel dan ringan boleh digunapakai dari segi struktur dan boleh diterokai lagi untuk kegunaan praktikal.
__________________________________________________________________________________
Originated from the insufficiency in the studies on effect of multiple perforations, and lack of variability in multiple perforation parameters in the available past studies, this study studied the feasibility of the idea of multiple perforated circular hollow section mimicking the geometry and pattern of perforations found on the surface of Cholla cactus (a cacti genus found in hot deserts of American Southwest) skeleton. Effect of perforation parameters on the structural behaviour of the section, the mechanism of load transfer affected by the perforations, and the load carrying capacity of multiple perforated hollow section were extensively investigated by means of finite element analysis. Analysis was carried out under compression, flexural and torsional load cases. The perforation parameters investigated are: shapes and orientations, percentage of perforations, aspect ratios, global arrangement patterns, inclination angles of helices formed where perforations are located, and clearances between neighbouring perforations. Models with perforations arranged in array pattern are found to perform better under compression and flexural load cases. Models with helical pattern perform better under torsional load case. Among models with perforations arranged in helical patterns, equilateral triangle pattern produces the best performance under compression and flexural load cases. On the contrary, right isosceles triangle pattern produces the best performance under torsional load case. Elliptical shape perforation with its larger axis parallel to the longitudinal axis of model produces best performance under compression and flexural load cases, while circular shape produces best performance under torsional load case. Therecommended aspect ratios for elliptical shape depend on the perforation arrangement and load case. The upper limit of percentage of perforations for multiple perforated models is recommended as 30%, beyond which the relationship between structural responses and percentage of perforations ceases to be linear. Based on the analysis of principal stress trajectory (PST) lines, it is found that smaller relative inclination of PST lines at regions after perforations shows less severe load flow obstruction. Models showing better performance are associated with those having smaller size of the regions where PST lines are unable to tilt back to original alignment. It is found that models which produce eddies (in PST diagrams) and load flow recirculations (in load flow orientation diagrams) with smoother shape and smaller size are associated to models experiencing less severe load flow obstruction. Findings from this study indicates that the idea of novel and lightweight multiple perforated hollow circular section is structurally feasible and could be explored further for practical usage.
A computational study on multiple perforated hollow circular section_Woo Yian Peen _A9_2017_MYMY.pdf