วันอาทิตย์ที่ 30 พฤศจิกายน พ.ศ. 2557

การวิเคราะห์อายุการใช้งาน (Fatigue Analysis) Part 1

              ในปัจจุบันสิ่งผู้พัฒนาต้องคำนึงถึงด้วยคือเรื่องอายุการใช้งานของชิ้นงานว่าจะสามารถทำไปใช้งานได้นานเท่าไร  เพื่อจะได้วางแผนเรื่อง
1. การซ่อมบำรุง  จะได้เปลี่ยนอะไหล่ก่อนที่จะเกิดความเสียหายหนัก  ซึ่งอาจเป็นสาเหตุให้งานหยุดชะงัก
2. การรับประกัน  สำหรับผู้ผลิตที่ดำเนินธุรกิจย่อมต้องกำหนดการรับประกันให้ลูกค้ามั่นใจว่าของที่ซื้อไปต้องใช้งานได้แน่ๆ และหากมีปัญหาอย่างน้อยๆก็จะไม่ต้องเสียอะไรเพิ่มในช่วงเวลารับประกัน  นอกจากนี้ทางผู้ผลิตเองจะได้กำไรจากการขายอะไหล่ด้วย  ทำให้ยังสามารถดำเนินธุรกิจต่อไปได้

              ความเสียหายที่เกิดขึ้นจากการใช้งานเป็นระยะเวลานานเราเรียกว่า ความล้า (Fatigue)  ซึ่งจะเกิดขึ้นจากแรงกระทำซ้ำๆ โดยการวิเคราะห์ความล้าจะได้ผลลัพธ์ออกมาเป็นจำนวนครั้งที่ชิ้นงานสามารถรับแรงกระทำนั้นๆได้  จากนั้นเราก็นำจำนวนครั้งมาแปลงเป็นระยะเวลาที่สามารถใช้งานได้ เช่น วิเคราะห์แป้นถีบจักรยาน  พบว่าสามารถรับแรงได้ 20,000 ครั้ง  จากนั้นผู้ผลิตก็จะมีข้อมูลว่าโดยเฉลี่ยแล้ว  คนจะถีบจักรยานเดือนๆหนึ่งประมาณกี่ครั้ง สมมติว่ามีข้อมูลว่าเดือนหนึ่งๆคนจะใช้จักรยาน 200 ครั้ง  แสดงว่าจักรยานนี้จะมีอายุการใช้งาน 20,000/200 = 100 เดือน  หรือประมาณ 8 ปี
 
สำหรับการวิเคราะห์ความล้า  ข้อมูลอย่างแรกที่เราต้องการ คือ SN Curve ซึ่งเป็นข้อมูลของวัสดุต่างๆที่เรานำมาใช้สร้างผลิตภัณฑ์  มีแกน X แสดงถึงจำนวนครั้งที่วัสดุสามารถทนรับแรงขนาดนั้นๆได้  และแกน Y แสดงถึงขนาดของแรงกระทำ
ค่า SN Curve หาได้จากการทดสอบวัสดุ  ซึ่งการทดสอบจะนำวัสดุไปรับแรงดึงหรือกดที่ค่าหนึ่งๆ จากนั้นใส่แรงกระทำซ้ำๆจนกว่าชิ้นงานจะเกิดความเสียหาย  เราก็จะได้จุดบนกราฟมาหนึ่งจุด  จากนั้นจึงลองเปลี่ยนขนาดของแรงและใส่แรงกระทำซ้ำๆจนเกิดความเสียหาย  เราก็จะได้ข้อมูลมาอีกจุดหนึ่ง  ทำเช่นนี้เรื่อยๆจนได้จุดมากพอจะเขียนเป็นเส้นกราฟได้ (ลองดูในคลิปวีดีโอนี้ได้ครับ https://www.youtube.com/watch?v=msVt0mrvopg)

จากวิธีการข้างต้นจะเห็นว่าการหาค่า SN Curve ค่อนข้างใช้เวลาและค่าใช้จ่ายพอสมควร  เพราะจุดบทกราฟ 1 จุดหมายถึงการทำลายชิ้นงานทดสอบ 1 ชิ้น  แต่ถ้าวัสดุที่ทำผลิตภัณฑ์เป็นโลหะ  เราประมาณค่า SN Curve ด้วยสูตรคำนวณดังรูปต่อไปนี้
จากรูปด้านบนจะเห็นว่าเราจะได้จุดมา 3 จุดคือ
-         ตำแหน่งแกน X = 0, แกน Y = ค่า Ultimate strength ของวัสดุ
-         ตำแหน่งแกน X = 1,000 ครั้ง, แกน Y = 0.9 x ค่า Ultimate strength ของวัสดุ
-         ตำแหน่งแกน X = 1,000,000 ครั้ง, แกน Y = 0.5 x ค่า Ultimate strength ของวัสดุ

 หลังจากได้จุดทั้ง 3 มาแล้ว  เราสามารถเขียน SN Curve ได้โดยใช้กราฟที่เป็นสเกล log-log (แกน X,Y เป็นค่า log)  

สำหรับ Part แรกจะขอจบไว้เท่านี้ก่อน  ส่วนใน Part ถัดไปเราจะมาดูกันว่าในโปรแกรม SolidWorks Simulation จะต้องกำหนดค่าอะไรบ้าง  แล้วผลลัพธ์ที่ได้มีวิธีการดูอย่างไร

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น