Non-linear Analysis VS Linear Static Analysis

โมดูลการวิเคราะห์ Non-linear ถือว่าเป็นการวิเคราะห์งานที่ได้ผลเหมือนจริงมากที่สุด  เนื่องจากไม่ว่างานใดๆก็ล้วนเป็น Non-linear ทั้งนั้น  แต่สาเหตุที่เรามีโมดูลต่างๆ เช่น Static, Thermal, Frequency ฯลฯ ซึ่งเป็นการวิเคราะห์ชิ้นงานในช่วง Linear เนื่องจากการวิเคราะห์งานแบบ Non-linear ต้องใช้เวลานานจึงจะได้ผลลัพธ์ออกมา  เราจึงมีการตั้งสมมติฐานบางอย่างขึ้นมา  เพื่อให้สามารถใช้โมดูลอื่นๆได้ (ดูเรื่องสมมติฐานในการวิเคราะห์ Linear Static ได้จากบทความนี้)  โดยที่ผลลัพธ์ยังคงน่าเชื่อถืออยู่  เพียงแต่ว่าถ้าหากลักษณะงานที่ต้องการวิเคราะห์ไม่อยู่บนสมมติฐานเหล่านั้น  เราก็จำเป็นต้องวิเคราะห์งานแบบ Non-linear เท่านั้น  ซึ่งการดูว่างานของเราจะต้องใช้ Non-linear หรือไม่  ให้ลองพิจารณาตามลักษณะงานดังต่อไปนี้

งานที่เป็น Non-linear จะแบ่งเป็น 3 แบบหลักๆ คือ

1. Material คือ ค่าวัสดุเป็นแบบ Non-linear ได้แก่ โลหะในช่วงที่เกินค่า Yield Strength, ยาง, พลาสติก เป็นต้น




กราฟ Stress-Strain แสดงขอบเขตการคำนวณของ Linear Static  และ Non Linear

ถ้าหากเราวิเคราะห์งาน Non Linear ด้วย Linear Static  ผลลัพธ์ความเค้น (Stress) ที่ได้จะมากกว่าความเป็นจริงดังกราฟ

2. Geometrical  คือ การบิดงอของชิ้นงาน  ถ้าหากชิ้นงานมีการบิดงอจนเปลี่ยนรูปไปมากๆ จะต้องใช้ Non-linear ในการวิเคราะห์  เนื่องจากรูปร่างที่เปลี่ยนไปทำให้ในขณะที่วิเคราะห์  โปรแกรมจำเป็นต้องมีการอัพเดตรูปร่างของชิ้นงานตลอดเพื่อให้สามารถปรับเปลี่ยนสภาวะต่างๆได้ เช่น การใส่แรงที่ตั้งฉากกับชิ้นงาน  เมื่อชิ้นงานบิดงอไป  ทิศทางของแรงก็ต้องเปลี่ยนตามด้วย

3. Boundary คือ สภาวะในขณะที่วิเคราะห์ไม่คงที่ตลอดเวลา เช่น ขณะที่วิเคราะห์  ตำแหน่งของจุดสัมผัสกันระหว่างชิ้นงานมีการเปลี่ยนแปลง เป็นต้น

จากรูปเปรียบเทียบระหว่างการวิเคราะห์แบบ Non Linear และ Linear Static  จะเห็นว่าขณะที่ชิ้นงานโดนกดลงมา  จุดสัมผัสระหว่างชิ้นงานจะมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา  ทำให้จำเป็นต้องใช้ Non Linear ในการวิเคราะห์  ส่วนการวิเคราะห์แบบ Static จะไม่สามารถวิเคราะห์งานลักษณะนี้ได้  ทำได้แต่ใส่ระยะกดลงไปเพื่อดูจุดที่จะเสียหายมากที่สุดเท่านั้น