ในการออกแบบทางวิศวกรรม ความทนทานของวัสดุไม่ได้ขึ้นอยู่กับแรงที่กระทำเพียงครั้งเดียว แต่ขึ้นอยู่กับการสะสมความเสียหาย หรือ Damage Accumulation จากการใช้งานซ้ำๆ ซึ่งนำไปสู่การแตกหักล้า (Fatigue Failure) ในที่สุด
1. Damage Accumulation คืออะไร?
Damage Accumulation คือ กระบวนการที่วัสดุได้รับความเสียหายทีละเล็กทีละน้อยเมื่อได้รับภาระ (Load) ที่เป็นรอบ (Cyclic Load) แม้ว่าแรงนั้นจะน้อยกว่าค่าความเค้นแรงดึงสูงสุด (Ultimate Tensile Strength) ก็ตาม ความเสียหายนี้จะสะสมไปเรื่อยๆ จนถึงจุดวิกฤต
2. กฎของ Miner (Miner’s Rule) กับจำนวนรอบการทำงาน
หลักการที่นิยมใช้ที่สุดในการเชื่อมโยงความเสียหายกับจำนวนรอบคือ Linear Damage Rule หรือ กฎของ Miner ซึ่งอธิบายความสัมพันธ์ด้วยสมการทางคณิตศาสตร์:
สมการการสะสมความเสียหาย:
$D = \sum_{i=1}^{k} \frac{n_i}{N_i}$
- $n_i$: จำนวนรอบที่วัสดุใช้งานจริง ณ ระดับความเค้นหนึ่ง
- $N_i$: จำนวนรอบทั้งหมดที่วัสดุจะทนได้จนพัง (Fatigue Life) ณ ระดับความเค้นนั้น
- $D$: ค่าความเสียหายสะสม (โดยปกติถ้า $D \geq 1$ หมายความว่าวัสดุเกิดการพังทลาย)
3. การประยุกต์ใช้ในการทำนายอายุการใช้งาน
การเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่าง จำนวนรอบการทำงาน และความเสียหายสะสม ช่วยให้วิศวกรสามารถ:
- กำหนดตารางการซ่อมบำรุงเชิงป้องกัน (Preventive Maintenance)
- ประเมินความปลอดภัยของโครงสร้างเครื่องจักร
- วิเคราะห์ Fatigue Life เพื่อลดความเสี่ยงในการเกิดอุบัติเหตุ
สรุป: การเชื่อมโยง Damage Accumulation กับจำนวนรอบการทำงาน เป็นหัวใจสำคัญของการวิเคราะห์ความเสียหายจากการล้า ช่วยให้เราเปลี่ยนจาก "การคาดเดา" มาเป็นการ "คำนวณ" อายุการใช้งานที่แม่นยำเพื่อความปลอดภัยสูงสุดในการทำงาน
1.jpg)
