บทสรุปของ Fatigue Analysis ครับ

[Akeng]

มาจุดประเด็นครับ
อาจจะไม่ค่อยครบสักเท่าไร แต่ก็อาจจะทำให้พอเห็นภาพรวมบ้างครับ
พอเห็นว่าอะไรเป็น input และ output ของแต่ละstep

[Pk Str]

Broken Link ครับ

[Akeng]

ผมได้ยินมาแวปๆ ว่า จริงๆแล้ว fatigue Analysis มีหลายอย่างใช่ไหมครับ
ที่ผมรู้ก็ มี spectral fatigue analysis อย่างเดียว
ทีอะไรอีกบ้างครับ อยากรู้

[Bung]

มาช่วยต่อประเด็นแล้วกันนะครับ

พอดีเปิดมาเจอเว๊ปนี้โดยบังเอิญพอดี แนะนำตัวก่อน แล้วกัน ผมชื่อ บุ๊ง นะครับ อยู่ที่ Technip คิดว่าส่วนใหญ่ในนี้น่าจะเป็นคนของ worley ใช่ป่าวครับ  คิดว่าน่าจะ

เคยได้ยินชื่อผมจากน้องจอยกันบ้างไม่มากก็น้อย  มาทำความรู้จักไว้ก่อน เผื่อว่าวันหลังอาจจะได้ร่วมงานกัน

Fatigue Analysis มี สองประเภท คือ Spectral กับ Deterministic

คำถามคือ แล้วมันต่างกันยังงัย Spectral คือการวิเคราะห์ แบบ Frequency Domain ในขณะที่ Deterministic คือ Time Domain

สังเกตุง่ายๆ ในการทำ analysis คือ spectral จะต้อง input wave spectrum และ Transfer Function ในขณะที่

deterministic ไม่ต้อง

แล้วเมื่อไรจะ spectral เมื่อไร จะ deterministic
การทำ Deterministic Fatigue ในความเป็นจริงแล้วยากกว่า เพราะว่าเป็นการ run แบบ time domain ซึ่งเสียเวลามากสำหรับ wave จำนวนเยอะๆ ถ้ามี 50 pairs of Hs and Tp ใน wave scatter แล้วมี 8 ทิศ ก้อต้อง run wave response 400 ครั้ง  แต่ Spectral Fatigue อาจจะ run ด้วยlinear wave 40 wave pairs จำนวน 8 ทิศ รวมเป็น 320 ครั้ง แล้วสามารถใช้ได้ตลอด ไม่ว่าใน wave scatter จะมี กี่ pairs เช่น ใน scatter มี 1000 pairs ถ้า deterministic ก้อต้อง run 1000 ครั้ง x 8ทิศ = 8000 ครั้ง แต่ spectral จะยังคง run แค่ 320 ครั้ง ถ้า 40 pairs ที่เลือกสามารถอธิบายคลื่นได้เพียงพอ เพราะฉะนั้น Spectral จะทุนเวลาได้เยอะในการทำ Fatigue ในจำนวน wave มากๆ  (ต้องขอบคุณ prof.j.h.vughts แห่ง deft university of technology ผู้จุดประกาย spectral fatigue ในงาน offshore เมื่อสัก 30ปีที่แล้ว)แต่ถ้าถ้ามี ไม่กี่ลูก ทำ deterministic เร็วกว่าเยอะ ในงาน offshore จำนวน ลูกคลื่นมักจะเยอะ ดังนั้น spectral fatigue จึง ดีกว่านั่นเอง  คนส่วนใหญ่มักคิดว่า deterministic fatigue ง่ายกว่า เพราะว่า ได้คำตอบโดยตรงทันที (หรืออาจเพราะไม่เข้าใจ)  ไม่ต้องไปผ่าน wave spectrum กับ transfer function แต่มันต้องใช้พลังมหาศาล

[Akeng]

แล้วเดี๋ยวนี้ยังมีคนทำ Deterministic Fatigue Analysis กันอยู่หรือป่าวครับ
เท่าที่อ่านดูเหมือน Spectral จะได้ประสิทธิ์ผลมากกว่า

[Bung]

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

[Akeng]

ขอบคุณคุณ bung มากๆครับ ได้ความรู้เยอะมากๆ

[Akeng]

ถ้าผมทำ spectral fatigue analysis แล้วปรากฏว่า fatigue life มันน้อยกว่าที่ design life คูณ FOS แล้วต้องทำยังไงครับ ได้ยินว่า " ก็ทำ weld profile สิ หรือไม่ก็ Toe grinding "  มันคืออะไรครับ แล้วหน้างานเค้าทำอะไรกัน ถึงเรียกว่า weld profile สิ หรือไม่ก็ Toe grinding