SiamFarm.com

มารออ่านครับ

สำหรับหนังสือ Barltrop ผมอยากจะบอกว่ามันเป็นหนังสือที่อ่านยาก ไม่เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นที่ไม่มีพื้นฐานเกี่ยวกับ ocean engineering เลยมาอ่าน โดยเฉพาะพวกเราๆ ที่มีพื้นฐานมาจากวิศวกรรมโยธา  อ่านไปก็ไม่รู้เรื่องหรอกครับ เพราะเค้าเขียนกว้างมาก แล้วก็ไม่ลงรายละเอียด  แต่ข้อดีของหนังสือเล่มนี้คือ มีทุกเรื่อง จึงเหมาะสำหรับเอาไว้อ้างอิง เช่น หาค่าพารามิเตอร์ หรือ แฟกเตอร์ ต่างๆ  จริงมันควรจะเปลี่ยนชื่อเป็น Handbook มากกว่านะในความคิดผม

ถ้าอยากรู้เรื่อง เกี่ยวกับงานคลื่น ผมแนะนำให้ไป อ่านพวก หนังสือ เกี่ยวกับ wave โดยตรงดีกว่าครับ พอรู้เรื่องเกี่ยวกับ wave ก็ไปอ่านหนังสือพวก Random Vibration แล้วถึงจะเข้าใจ Spectral Analysis

ส่วนที่ถามว่า Wave Theory แต่ละอย่างมันต่างกันยังงัย ก็ค่อนข้างอธิบายลำบาก

แต่จำไว้ว่า ทุก Theory เกิดมาจาก Airy Wave (Regular หรือ Linear Wave) ที่คิดค้นโดย Airy เมื่อปี 1845

ต่อมามีผู้ศึกษาต่อว่า คลื่นไม่สามารถอธิบายได้โดย Linear Theory เสมอไป จึงมีการปรับแก้ Linear Wave โดยการเพิ่มเทอม nonlinear เช่น พวก กำลังสอง กำลังสาม ลงไปในสมการลูกคลื่น

เลยเกิดมาเป็น Stoke's nth Theory (by Stoke, 1847) และก็ Stream Function Theory (by RG Dean, 1965) โดยสอง Theory นี้เหมือนกัน คือ คิดผลของ nonlinear ด้วยการเพิ่ม พจน์ Wave Steepness เข้าไป

ผลก็คือได้คลื่นที่ยอดสูงขึ้น แต่ท้องแบนลง ซึ่งใช้ได้ดีใน น้ำลึก

แต่พอมาเป็นน้ำตื้น ผลของ ความลึกมีผลมากกว่า steepness จึงมีการปรับแก้ด้วย finite-depth effect คือ ท้องคลื่นแทบจะหายไปจากการที่ความลึกน้ำน้อย เลยกลายเป็น Cnoidal กับ Solitary Wave นั่นเอง

โพสไว้จนลืมไปเลย

เหตุผลที่ต้องเป็น Airy Wave ใน Spectral Fatigue ต้องย้อนกลับไปดูตั้งแต่การได้มาของ Wave Energy Spectrum

Wave Energy Spectrum เช่น PM หรือ JONSWAP ที่เราเอามาใช้กันมาจากสิ่งที่เรียกว่า Variance Density Spectrum x Roll x g

ซึ่ง ก่อนจะมาเป็น Variance Density Spectrum มันพิสูจน์มาจากคลื่นที่มีค่าเฉลี่ยของ surface เป็นศูนย์ (Square of Mean = 0) นั่นก็คือ Airy Wave (Regular Wave หรือ Linear Wave)

ดังนั้นจากการที่บอกว่าคลื่นในทะเลเป็น Random Process หรือ Stachastic Process ที่สามารถหาได้จากอนุกรม Fourier นั่นก็คือ คลื่น แบบ Airy Wave ที่มีความถี่ต่างๆกัน จำนวนมหาศาลมารวมกัน

เราจึงเขียนได้ว่า Wave Energy ที่ความถี่ใดๆ, S(w) = 0.5a^2 / Delta w   เมื่อ a คือ Wave Amplitude ของ "Airy Wave" ขอย้ำว่าต้องเป็น Airy Wave ไม่งั้นมันออกมาน่าตาแบบนี้ไม่ได้

ในการทำ Spectral Fatigue เราสมมติว่า Excitation (Wave Height) กับ Response (Stress, Moment, Shear etc.) มีความสัมพันธ์กันแบบ Linear

ดังนั้น Response ใดๆ ก็จะเขียนได้ดังนี้, Sr(w) = 0.5r^2 / Delta w   เมื่อ r คือ Response Amplitude แบบ "Airy Wave" เช่นกัน

เมื่อเราจับหารกันจะได้ Sr(w) = (r/a)^2 S(w) เมื่อ r/a คือ Transfer Function ในงาน Naval Architect เรียกว่า RAO (Response Amplitude Operator) ความหมายก็คือ Response per Unit Wave Amplitude

หรือที่เห็นท่องๆ กันว่า Response Spectrum = (Transfer Func.)^2 x Wave Spectrum

เราก็จะได้ Response Spectrum ออกมาเป็นกราฟยึกยือๆ ที่สามารถหาค่าทางสถิติ เช่น RMS เอาไปใช้คำนวณต่อได้

ดังนั้น สรุป ก็คือ วิธีนี้มัน พิสูจน์มาจาก Airy Wave ถ้าเราจะเอามาใช้ให้ถูกก็ต้องใช้ Airy Wave ตอนรัน Wave Response (โดยปกติถ้าผมเจอใครรันด้วย Wave Theory อื่น มา ผมให้ทำใหม่เลย ถือว่าไม่เข้าใจอย่างร้ายแรง ผิด concept ไปเลย)

อย่างไรก็ตาม ต้องบอกว่า วิธีนี้มีข้อจำกัด ค่อนข้างเยอะ เพราะใส่สมมติฐานไปเพียบเลย โดยเฉพาะสมมติว่า Excitation กับ Response มีความสัมพันธ์กันแบบ Linear กัน ซึ่งไม่จริง เสมอไป

โดยเฉพาะใน Shallow Water ซึ่งมีพฤติกรรมแบบ nonlinear ค่อนข้างสูง

วันนี้มีคนที่ทำงานถามผมว่าทำไมเวลาทำ Spectral Fatigue Analysis ต้องใช้ Airy Wave ทั้งทีเวลาทำอย่างอื่นกลับใช้ Wave Theory อื่น เช่น Stoke's Theory, Stream Function etc.

ไม่รู้เคยมีใครในนี้สงสัียกันบ้างรึป่าว จริงๆ มันมีเหตุผลอยู่ แ่ต่เดี๋ยวขอผมไปอ่านอีกรอบก่อนแล้วกัน จะไ้ด้ตอบได้เคลียร์หน่อย ผมมีคนถามคำถามนี้บ่อยมากๆ

โทษทีไม่ได้เข้ามานานเลย
พอดีคำถามนี้มีคนถามผมบ่อยมาก เลยเอามาโพสให้อ่าน ผมลอกมาเลยแล้วกันจาก paper ของ prof. j.h. vugts คนที่เป็นคนเริ่มเอา probabilistic  fatigue analysis มาใช้ในงาน offshore structure

It is necessary to separate the acting loads into static and dynamic loads, since the probabilistic part of the analysis is concerned only with the fluctuating part of the local stresses. There are two criteria which may be applied in making this distinction. As the obviously dominant dynamic forces are those produced by wave action, load can be considered static or constant for the purpose of a fatigue analysis if:

- The rate of variation is slow compared with periods of the wave components in a natural sea state, or
- The effect of the variation is small in magnitude relative to the effect of the waves.

Current forces fall into the first category and wind gust forces and variable operational loads fall into the second. On this basis, it is evident that only wave forces need be considered as variable loads. Therefore, the usual design loads may be divided into the following load sets:

Static Loads : Gravity Forces, Buoyancy Forces, Operational Loads, Wind Forces, Current Forces
Dynamic Loads : Wave Forces

ปล.ต่อไปมีคนมาถามอีก ผมจะได้ไล่ให้มาอ่านในนี้แล้วกัน

ทำไม fatigue ถึงคิดแต่ผลจาก wave ไม่คิด current, wind แม้กระทั่ง gravity ก็ยังไม่คิด เคยสงสัยกันบ้างไหมครับ

บ่อยครั้ง เรามักจะพบสองคำนี้ในรายงานเกี่ยวกับคลื่น บางครั้งให้ข้อมูลคลื่นมาทั้งสองค่าเลยจนไม่รู้จะใช้ค่าไหนดี

โดยทั่วไป เราสามารถแบ่งคลื่นออกเป็น 2 ชนิด ได้แก่ Sea และ Swell

Sea - จะหมายถึงคลื่นที่เกิดจากลมพัดเหนือพื้นที่ บางครั้งเราเรียกคลื่นชนิดนี้ว่า wind generated wave หรือ gravity wave โดยลักษณะของ Sea จะมีความสูงและคาบที่น่าสับสน สันคลื่นจะสั้นๆ และแตก ห่างกัน

Swell - เมื่อคลื่นที่เกิดขึ้นได้เคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิด คลื่นที่มีคาบมากกว่าจะเคลื่อนที่ได้เร็ว กว่าคลื่นที่มีคาบน้อยกว่า ทำให้เกิดเป็นการจัดกลุ่มโดยอัตโนมัติ ทำให้เห็นสันคลื่นเป็นแนวยาว เมื่อคลื่นเคลื่อนที่มาจากระยะไกล จะเรียกว่า Swell เราจะสังเกตได้ว่า Swell มีสันคลื่นยาว ชัดเจนและมีทิศทางการเคลื่อนที่หลักเพียงทิศเดียว (Unidirectional) คลื่นที่เคลื่อนที่ออกจากพื้นที่กำเนิดจะสูญเสียพลังงานไปบ้าง เนื่องจากแรงเสียดทานของอนุภาคน้ำ แรงเสียดทานจากพื้นทะเลแรงเสียดทานกับอากาศด้านบน หรือคลื่นแตกตัว ทำให้ Swell จะมีลักษณะที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าแต่มีความสูงน้อยกว่า Sea โดยทั่วไป Swell จะมีคาบคลื่นมากกว่า 10 วินาที

โดยสรุป Sea คือ คลื่นที่เกิดอยู่ในแหล่งกำเนิด มีสันคลื่นสั้นๆ (Short-Crested Wave) ในขณะที่ Swell คือ คลื่นที่ถูกพัดห่างออกไปจากแหล่งกำเนิด มีระเบียบ และมีสันคลื่นยาวๆ (Long-Crested Wave)

บางคนอาจจะเคยเห็นบ้างแล้ว  แต่อยากให้ดูว่า API RP2A มันมีพัฒนาการมายังงัย  ดูในรูปนะครับ จะเห็นว่าช่วงก่อนปี 70 นี่แทบจะอาศัยการเดากันเลย คือลองผิดลองถูกไปเรื่อยๆ พอมี hurricane เข้่ามาที ก็มีข้อมูลเพิ่ม code ก็เปลี่ยนกันที  ช่วงที่พัฒนามากๆ ก็คือ หลังปี 80 ที่เริ่มรู้ว่า platform โดยมาก collapse เนื่องจาก deck สูงไม่พอ ทำให้ แรงคลื่น jump ได้มหาศาล โดยเฉพาะหลัง hurricane andrew นี่ถือว่า code ได้พลิกโฉมไปค่อนข้างมาก  เมื่อไม่กี่ปีมานี้ ก็มี katarina แต่ code ยังไม่่เปลี่ยนมาก คิดว่ากำลังอยู่ในช่วงรวบรวมข้อมูลเพื่อร่าง code ใหม่อยู่  จะเห็นว่างาน offshore ณ ปัจจุบันก็ยังไม่นิ่งเลย  ไม่เหมือนกับงานอาคาร เพราะฉะนั้นใครไม่หาความรู้เพิ่มเติมก็อาจจะตกเทรนไปได้ง่ายๆ

ทั้งนี้ทั้งนั้น สำหรับผม code api rp2a ถือว่าแย่ที่สุดในงาน offshore  ถ้าเทียบกับ code ทางยุโรป เช่น norsok, iso แต่ในเมื่อ america มันครองโลก  เราก็ยังต้องใช้ code มันอยู่ดีทำงัยได้

ตอบตามความเข้าใจผมแล้วกันนะ  เพราะผมก็ไม่เข้าใจ 100% เหมือนกัน

ต้องบอกว่า คลื่น จริงๆ แล้ว เป็น Random Wave หรือ Irregular Wave คือ ไม่มีลักษณะแน่นอน อธิบาย ไม่ได้ด้วยทฤษฏีใดๆ  เมื่อคลื่นเป็น Irregular Shape ก็เลยทำให้ Response ของ Structure เช่น Force, Moment, Base Shear etc เป็น Irregular ไปด้วย  เลยทำให้ยากเข้าไปใหญ่

ดังนั้นการจะทำ Deterministic Wave Analysis หรือ Time Domain Analysis บน Random Wave จึงต้องรู้ Wave Profile โดยการไปวัดมา  ซึ่งยิ่งเป็นไปไม่ได้เข้าไปใหญ่

แต่คลื่นที่เป็น Irregular Shape สามารถสร้างได้จากการเอา Regular Wave จำนวนเยอะๆ มา super-position กัน หรือที่เรียกว่า Fourier Series ดังนั้น  ก็เลยเกิดเป็นวิธีที่เรียกว่า Frequency Domain Analysis เพราะ คลื่น Regular Wave แต่ละลูกมี period หรือ frequency คงที่ เมื่อมีจำนวนเยอะๆ ก็เลยเีรียกเป็น Frequency Domain ซะเลย (อันนี้ผมเข้าใจเอาเองนะ)  แล้วการวิเคราะห์ คลื่น Regular Wave มันก็ง่ายกว่ากันเยอะเพราะมีทฤษฏีแน่นอนที่อธิบายได้ เช่น Airy Wave เมื่อได้ Response ก็แค่จับมาบวกกันก็จะได้ Response ของ Irregular Wave ที่ต้องการ

ต้องบอกก่อนว่าผมก็ยังไม่เคยทำ Deterministic Fatigue เลยไม่รู้ว่าเค้าทำกันยังงัย  แต่ตามที่ผมเข้่าใจ แล้วที่ได้ยินว่าคนชอบพูดว่ามันง่ายกว่า  ก็เลยทำให้ผมเข้าใจว่า ที่ทำๆ กันก็ไม่น่าจะถูก  เพราะผมเดาว่าเค้าคงจะใช้ Deterministic Analysis ด้วย Regular Wave มากกว่าจะใช้ Irregular Wave  มันก็เลยทำให้มันง่ายเข้่าไปใหญ่

ตามที่บอกข้างต้นว่า คลื่นจริงๆ เป็น Irregular ไม่ใช่ Regular แล้วที่เห็นๆ กันใน Scatter Diagram ก็คือ Significant Wave Height กับ Dominant Wave Period ซึ่งเป็นการอธิบายในตัวอยู่แล้วว่ามันคือ Irregular Wave

ถ้าให้ผมเดาที่เค้าทำๆ กันก็คือ เอา Hs กับ Tp มาแปลงเป็น Hmax กับ Tass แล้วก็ solve wave response ด้วย regular wave เหมือนกับการ run dynamic wave ด้วยคลื่น ลูกเดียว ก็จะได้ Stress Range ออกมา ซึ่งมัน conservative แน่นอน เพราะซัดคลื่นลูกใหญ่สุดมาใช้่
สมมติว่า คลื่นมี period เท่ากับ 10 sec แล้วคลื่นทำให้เกิด stress range 10ksi ดังนั้น ถ้า platform นี้อายุ 30ปี
คลื่นลูกนี้ก็จะทำให้เกิด stress range 10ksi ทั้งหมดเท่ากับ 365days*24hr*60min*60sec*30years / 10sec = 3.46*10^7 รอบ
แล้วก็เอา probability ในการเกิดคลื่นลูกนี้ในรอบ 30 ปี คูณ เข้าไป ก็จะได้ ความน่าจะเป็น ของ คลื่นลูกนี้  แล้วก็ไปดูใน s-n curve ก็เดา fatigue life ได้หล่ะ

ซึ่งถ้าทำแบบนี้ก็ง่ายกว่า Frequency Domain แน่นอน เพราะ 1 คู่ของ Hs กับ Tp ใน Frequency Domain ต้องเอามาแตกเป็น regular wave หลายสิบลูก แล้วแต่ละลูกต้อง run wave response  ในขณะที่ ถ้าทำแบบข้างบน เอามา run แค่ 1 ครั้งก็จบ

ดังนั้นในปัจจุบันที่ผมได้ยิน คนมักจะำทำ deterministic fatigue ไว้เช็คคร่าวๆ เหมือนทำ screening อะไรประมาณนั้น  แต่พอทำจริงก็ทำ spectral fatigue หรือ frequency domain อยู่ดี

สุดท้ายนี้ สำหรับผม Deterministic Fatigue ที่ถูก ต้องคือ Irregular Wave ไม่ใช่ Regular Wave ซึ่งผมเคยอ่านดูคร่าวๆ แล้วคิดว่า SACS สามารถจำลอง Irregular Wave จาก Hs กับ Tp ให้ได้  แต่คิดว่ายังไม่มีใครเคยทำนะ

ปล. เดี๋ยวผมจะลองไปหาดูว่า ที่เค้าทำๆ กันใช่อย่างที่ผมบอกรึป่าว  แต่ถ้าให้ผมทำ ผมจะทำแบบนี้หล่ะ

ถ้าใครว่างๆ ก็เชิญไปเยี่ยม ใน facebook ข้่างล่างนะครับ ผมมี link น่าสนใจมาให้ดูเรื่อยๆ
http://www.facebook.com/group.php?gid=125088464181751

เพิ่งนึกข้อดีออก sac5.3 ดีกว่า5.2 แบบสุดๆ ก็คือ strength uc of joint เพราะตาม api rp2a ตั้งแต่ supplement 2 ได้เปลี่ยนข้อกำหนดเรื่อง joint strength โดยให้ออกแบบที่ 50% ของ brace ซึ่งจริงๆแล้ว ข้อกำหนดนี้ เขียนมานานแล้ว ก่อน sup2 จะออกมาอีก แต่ใน version ก่อนๆ อนุโลม ให้ check ตาม สมการ ที่อยู่ในรูป geometry ของ chord กับ brace ได้ แต่ข้ออนุโลมนี้หายไปตั้งแต่ sup2 ออกมา  แล้ว sac ก็ยังไม่เคยแก้เรื่องนี้ โดยยังคงใช้ข้ออนุโลมนี้อยู่ในการคำนวณ strength uc ชึงผิดตามข้อกำหนดของ code ไปแล้ว เพิ่งมา แก้ใน version 5.3  นี่หล่ะ
เพราะฉะนั้น อย่าได้แปลกใจครับถ้า เคย run ด้วย 5.2 แล้ว joint str ผ่าน แต่มา fail ที่ 5.3

ข้อเสียสำคัญอีกอย่างคือ กินพลัง pc เยอะมาก  ช้ากว่า 5.2 อยู่หลายช่วงตัว  แต่ run หรือ เปิด graphic ธรรมดา ยังสะดุดๆ  ถ้า run fatigue ไม่รู้ว่ามันจะช้ากว่าปกติสักเท่าไร ยังไม่เคยลองสักที

เวลาใช้ต้องระวังนะครับ 5.3 bug ยังเยอะอยู่มากๆ  ผมเล่นอยู่สักพักก็เลยเลิกดีกว่า ตอนนี้โปรเจ็คผมที่ มาเล กลับมาใช้ 5.2 กันหมดเพราะว่าค่อยระวัง bug ไม่ไหว เลยบอกที่เมืองไทยให้รอมันออก sp1 มาก่อนค่อยใช้

เท่าที่จำได้ แล้วเวลาเอาโมเดลเก่าที่สร้างจาก 5.2 มาเปิดใน 5.3 แล้ว save มันจะกลับไปเปิดที่ 5.2 อีกไม่ได้ เหมือน format มันจะต่างกันสักอย่าง  postvue ที่ run จาก 5.3 ก็เปิดใน 5.2 ไม่ได้  คือถ้าจะเปลี่ยนต้องเปลี่ยนเต็มตัวเลย เพราะมันใช้คู่กัีนไม่ได้  แต่ปัญหาคือมันยังมี bug อยู่เยอะนี่สิครับ

แต่ยอมรับว่า graphic ดีขึ้นเยอะ  ซึ่งเป็นจุดอ่อนสุดๆ ของ sacs เพราะตัวอื่น graphic เค้าสวยกว่าเยอะ

moderator ต้่องทำอะไรบ้างหล่ะครับ  ถ้าไม่เกินกำลังก็ช่วยเป็นให้ได้ครับ เพราะว่าเล่นเน็ตทุกวันเป็นปกติอยู่แล้ว เนื่องจากตอนนี้อยู่มาเลเซีย ไม่ค่อยมีอะไรทำหลังเลิกงาน

เคยลองใช้ Textpad รึยังครับ  ผมว่าตัวนี้ก็เจ๋งเหมือนกันนะครับ เป็น shareware  ที่ lock some feature ไว้ ไม่มีวันหมดอายุ  แต่อาจมีข้อความเตือนบ้าง แต่ว่า feature ที่เปิดให้ใช้ ก็เพียงพอกับการใช้งานแล้ว ความสามารถเด่นๆ ที่ผมใช้บ่อยๆ ก็เช่น
1) Compare file ได้ เหมือน notepad ข้างบน
2) Synchronize scrolling ได้ ความสามารถนี้โดน block ไปแล้วใน shareware version  แต่ถ้าหา shareware version 4.xx ก็ยังใช้ได้  ซึ่งดีมากๆ  คิดว่าคงมีประสบการณ์ในการต้องเทียบ file 2 files แล้วต้องเปิดสองหน้าต่างคู่กัน  ต้องมา scroll อันนี้ที อันนู้นที  ตัวนี้ สั่งให้ scroll ครั้งเดียว เลื่อน สองหน้าต่างคู่กันได้ อันนี้ผมชอบเป็นพิเศษ เพราะทำให้ทำงานง่ายขึ้น  แต่เจ้าของคงรู้ เลย block ไปแล้วสำหรับ shareware version
3) Copy เป็น block ได้ เช่น ปกติเวลา copy เราจะลากจาก บรรทัด 1, 2, 3 ไปเรื่อยๆ  แต่ตัวนี้ copy เป็น column ได้ เช่น copy เฉพาะ column ที่ 5 ของแต่ละบรรทัดออกมา  ก็จะได้เป็น แถวยาวในแนวตั้ง  ความสามารถนี้เด่นมาก โดยเฉพาะ ใช้กับ usfos ที่มีการแก้เป็น column บ่อยๆ
4) เพิ่ม syntax + color code ได้  อันนี้ โคตรเด่น  เราสามารถจะเพิ่มข้อมูลให้ โปรแกรม รู้ได้ว่า ศัพท์ คำไหน คือ ศัพท์เฉพาะ แล้วก้อ สร้างสีได้  เหมือนกับเวลาที่ ใช้ editor ของพวก programming software ฉะนั้น เวลาพิมพ์ ผิด จะรู้ทันที เพราะสีไม่ขึ้น
5) สร้าง clip library ได้ เราสามารถสร้าง library ของ command ที่ใช้บ่อยๆ ได้โดยไม่ต้องมาพิมพ์ซ้ำทุกครั้ง  โดยการสร้างเป็น template ไว้  ถึงเวลาก้อแค่กด มันก็ขึ้นมาอัตโนมัติ

ลองไป download มาใช้ดูได้ครับที่ ข้างล่าง
http://www.textpad.com/download/index.html

ที่สำคัญ syntax + clip library มีคนทำไว้ให้แล้วตั้งเยอะ ทั้ง sacs, usfos, dos, java, html  แค่ copy ลงไป แค่นั้นเอง

ปล. ตอนนี้ผมก็กำลังทำรวบรวม syntax + clip library ของ usfos version ล่าสุดอยู่ ถ้าเสร็จเมื่อไรก็ว่าจะส่งไปลงใน website เหมือนกัน  แต่ทำมาสองปีกว่าแล้ว ยังไม่รู้จะเสร็จเมื่อไรเลยครับ