Pro and Con of “BIMPACT” command


Pro and Con of “BIMPACT command

K.Kurojjanawong

22-June-2015

2-3 วันนี้มีคนกดแอดเข้ามาในห้องเรื่อย จนผมเพิ่งนึกออกว่ามันมีห้องนี้อยู่ด้วย เนื่องจากไม่ได้อัพเดทนาน จนลืมไปแล้ว เพราะไม่ค่อยได้ ใช้ usfos นานแล้วด้วย

พอดีช่วงนี้มี boat impact มาให้ทำ ผมก็เลยจะอธิบายเบื้องหลังคำสั่ง BIMPACT ให้ฟังสักหน่อย ผมว่าส่วนใหญ่ไม่เข้าใจ พอเค้าบอกให้ทำ boat impact วิ่งหาแต่คำสั่ง BIMPACT แต่หารู้ไม่ว่ามันมี background รวมไปถึงสมมติฐานซ่อนอยู่

โดยหลักการคำสั่งนี้ ไม่มีอะไร เลย มันคือ static load ธรรมดาๆ นี่หล่ะ แล้วทำไมต้องใช้มัน ? อันนี้ต้องกลับไปที่พื้นฐาน ปกติการวิเคราะห์ Boat impact คือการ ทำยังไงก็ได้ให้พลังงานที่วิ่งเข้ามาขนมันสลายไป (Energy Dissipation) หลักๆ ก็จะมาจาก

  1. local denting
  2. local structural deformation
  3. global structural deformation
  4. ship indentation (อันนี้แถบเอเชียไม่ค่อยคิด เพราะว่า impact energy ต่ำ แล้วก็เอา conservative แต่ต่อให้คิดก็ไม่ร้จะใช้เท่าไร ดี ยกเว้นแต่มีงานวิจัยของเรือที่วิ่งอยู่ในแถบนั้น ซึ่งน่าเอาไปทำวิทยานิพนธ์มาก)

พลังงานที่ถูกรับไปก็สามารถคำนวณได้จาก พื้นที่ใต้กราฟ ระหว่างแรงที่เข้ามากระทำ และ deformation ซึ่งถ้าเรามี strain energy อยู่ 4 รูปแบบดังรูปข้างล่าง แสดงว่า เราต้องมี ทั้งหมด 4 กราฟถูกมั้ย

งั้นถ้าเรารู้แต่พลังงานที่จะต้องสลายไป เช่น 20MJ เราจะไม่รู้เลยว่ามันเทียบเป็นแรงเท่าไร แล้วก็ไม่รู้อีกว่า แรงที่ใส่เข้าไป เนี่ยมันทำให้ใครเกิดก่อนกัน เช่น ผมใส่เข้าไป 10 ตัน อาจจะเกิด local denting ก่อน แต่อีก 3 ตัวที่เหลือ อาจจะยังไม่ขยับเลย คือ ยังไม่เกิด การ absorb เลย ซึ่งมันขึ้นอยู่กับว่า stiffness ใครแข็งกว่ากัน (แต่จากประสบการณ์ local denting เกิดก่อนเสมอ)

อย่างที่ทราบกันว่า nonlinear analysis ขนาดของ incremental load ที่ใส่เข้าไป มันมีผลกับค่าที่ออกมาด้วย ถ้าเราใส่เยอะเกินไป เราอาจจะกระโดดเลยจุดเปลี่ยนที่สำคัญบนกราฟ ทำให้คำนวณ energy ที่ได้ เพี้ยนไปเกิน 100% เลย ก็เป็นได้ ผม เอาข้อดีข้อเสีย ของ ไอ้ คำสั่งนี้ มาให้ดู เท่าที่ผมนึกออกได้ ตอนนี้

ข้อดีคือ

  1. เรา ไม่ต้องรู้แรง ที่ต้องใส่ เราแค่ใส่ Energy ที่ต้องการให้มัน dissipate ในโครงสร้างเข้าไป แล้ว usfos มันจะเข้าไปคำนวณเองว่ามันจะใส่เท่าไร แล้วต้องไปหยุดที่เท่าไร โดย มันใช้ค่า incremental load เท่ากับ ค่าน้อยระหว่าง แรงที่ทำให้เกิด denting หรือ 10% of plastic hinge (The impact force is set equal to the reference load for local indentation of the tube, or to 10 % of the mechanism load for the hit member, whichever is less, Refer to User Manual Ch.3 Section 3.16)

จริงๆ อันนี้ ผมไม่ค่อยเคลียร์เท่าไร ว่า local indentation มันคือค่าไหนกันแน่ ถ้าเป็นค่าแรกที่ทำให้เกิด denting มันก็คงต่ำมาก แต่ที่เห็นก็ไม่ได้ ต่ำ เลย สูงเกินไปด้วยซ้ำ

ซึ่งข้อนี้ ดีหรือไม่ ก็ตอบว่าไม่ได้ดีมาก เพราะเราก็สามารถที่จะทำเองได้ โดยไม่ต้องใส่ BIMPACT command ด้วยการใช้ incremental load ธรรมดาๆ นี่หล่ะ เพียงแต่เราต้องลองหลายๆ รอบหน่อยให้พอ จะรู้ว่ามันอยู่แถวไหน เพราะไม่งั้นเราไม่รู้ว่าจะรันไปถึงเมื่อไร

  1. มันถอน load ให้ อัตโนมัติ เมื่อถึง impact energy ที่ต้องการ ทำให้เรา สามารถจะใส่แรงอย่างอื่นเข้าไป เพื่อเช็ค damage strength ของโครงสร้างได้ทันที นี่คือข้อดีที่สำคัญ เพราะถ้าเราใส่เอง เราหยุดมันไม่ได้นะครับ เช่น ต้องการ 20 MJ ผมเพิ่มที่ละ 1 ตัน ผมไม่รู้ว่าจะหยุดมันที่เท่าไร เพราะเราต้องเอา แรงกับ displacement มาคำนวณจาก energy dissipation ยิ่งถ้ามีเรือมาช่วยรับด้วย มันก็มีอีกพจน์หนึ่งทำให้ เราไม่รู้ว่าเราต้องหยุดที่แรงเท่าไรกันแน่ เราถึงจะรู้ว่าจะถอนแรงออกเมื่อไร ยกเว้น แต่เราต้องรันลองไปเรื่อยๆ จนกะได้
  2. มันคำนวณ local denting ของท่อให้ แล้วเอาเข้าไปบวกเข้าใน energy absorption ได้ อัตโนมัติ นี่คืออีกข้อดีที่สำคัญ เพราะถ้าเราไม่ใช้คำสั่ง BIMPACT แล้วเอาแรงไปจิ้มใส่เอาเอง เราจะเห็นเลยว่า มันไม่มี local denting เราต้องเอาแรงที่แต่ step ที่เราใส่เข้าไป มาคำนวณหา local denting เอง
  3. มันคำนวณ damage strength ของท่อ แล้วเอาเข้าไปปรับใน structural stiffness ตลอดเวลา เพราะถ้าเราไม่ใช้คำสั่ง BIMPACT แล้วเอาแรงไปจิ้มใส่เอาเอง usfos จะคิดว่า ท่อไม่มีการบุบ ต่อให้เราเอามาคำนวณมือข้างนอกแล้ว่ามันบุบไป 50ซม แต่ section capacity มันจะยังเท่าเดิม แต่ถ้าใช้คำสั่งที่ว่า มันจะคำนวณ denting ให้ แล้วเอา ไปปรับ section capacity ที่จุดนั้นๆ ลง ทำให้ yield และ bounding surface ของ element มันเล็กลง ก็คือ กำลังลดลง

ข้อเสีย

  1. เราไม่สามารถควบ incremental load เองได้ เลย บางครั้ง ค่าที่มันหามาให้ มันก็ไม่ค่อยดี หลายครั้ง ผมพบว่า incremental load มันใหญ่ มาก ทำให้ ผลที่ได้มันหลุดไปจาก exact path อย่างกู่ไม่กลับ

จริงๆ มันทำได้ โดยการ ใส่เป็นค่า factor ที่ lfact แทนที่จะใส่ 1.00 แต่ปัญหาคือ lfact ที่ใส่เข้าไปไม่รู้มัน เอาไปคูณอะไร เพราะ เราไม่รู้ว่า unit load ที่มันใช้คือเท่าไร แต่ผมก็ยังใช้วิธีนี้อยู่ หลายครั้ง เพราะ step load ที่มัน สร้างให้ อัตโนมัติ มันใหญ่เกินไป ทำให้โครงสร้างมันโดน load ด้วย แรงเยอะเกินไป ยังไม่เกิดการ redistribution ของแรง ทำให้มันแจ้งว่าโครงสร้าง พัง ทั้งที่จริงๆ ยังไม่พัง หลายๆ คนเจอแบบนี้คิดว่ามันรับไม่ได้ ถ้าลองปรับ lfact สักนิด จะเห็นว่ามันผ่านจุดนั้นไปได้

  1. มัน impact ได้ ทีละ 1 member ซึ่งไม่สมเหตุสมผลมากๆ ถ้าสังเกตดีๆ ถ้าเราชนตรงกลาง แต่เราเลือกปลาย member ซ้าย จะพบว่า member ขวา มันไม่ค่อยรับแรง ทั้งที่จริงๆ แล้วมันคือ midspan load อันนี้ผมงง มาก ว่ามันทำอะไรของมัน ?? แต่ถ้าเราใส่ unit load เข้าไปเอง contour มันจะ make sense มาก
  2. Ship indentation curve ที่จะเอาไปคำนวณค่า energy ที่หายไปกับเรือ มันใส่ได้ แค่ 3 จุด ทำให้ มันเต็มที่ก็วิ่งไปได้แค่ peak ของกราฟ ทั้งที่ จริงๆ มันมีช่วง residual strength อยู่

รูปข้างล่าง (เขียนไว้เมื่อ 7 ปีที่แล้ว เป็นงานสุดท้ายในเมืองไทย ตอนทำ risk-based analysis ให้เชพรอน ไม่นึกว่า ตอนนี้ก็ยังไม่ได้กลับเลย –‘) จะเห็นว่า แรงที่ใส่เข้าไปจนถึง delta 1 (วงแดง) มีแต่ pure denting หลังจากนั้น member ถึงจะเกิดการ deform งั้นถ้าเราใส่แรงเยอะเกินไป เราอาจจะหลุดจุดสำคัญไป แล้วก็ให้ผลออกมาผิด 100 % เลยก็ได้ จริงๆ ดีที่สุดคือ เราควรต้องคุมมันได้ แต่เรื่อง energy absorption มันมีหลายพารามิเตอร์ เข้ามาเกี่ยว ทำให้ การทำ manual control อาจจะยากมาก แต่ก็ใส่ว่าทำไม่ได้ ผมแนะนำว่าถ้าต้องการดูแค่ impact energy ไม่ต้องการดู residual strength ของโครงสร้าง เช่นชนแล้ว รับแรงจาก คลื่นได้มั้ย ในความคิดผม ใช้ manual control แล้ว เอา energy absorption ออกมาคำนวณเองดีกว่า

11737868_10204654175130384_8391632707969609811_n.jpg

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s