วันอาทิตย์ที่ 27 ธันวาคม พ.ศ. 2558

ความถี่ธรรมชาติคืออะไร (What is Natural Frequency? )

การวิเคราะห์งานสั่นสะเทือนเป็นเรื่องที่ต้องบอกว่าเข้าใจค่อนข้างยาก  และสำหรับคนที่เข้าใจแล้วก็ยังอธิบายให้คนอื่นเข้าใจได้ยากด้วย(เรื่องนี้กำลังประสบกับตัวเองอยู่ 555)  ดังนั้นก่อนเราจะไปถึงจุดนั้น  เรามารู้จักเรื่องพื้นฐานของการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนกันก่อน  นั่นก็คือเรื่องความถี่ธรรมชาตินั่นเอง

ถ้าหากเราออกแรงกระทำชิ้นงาน  ทำให้ชิ้นงานเริ่มเกิดการสั่นหรือแกว่ง  ความถี่ที่ชิ้นงานสั่นหรือแกว่งนั้นจะเท่ากับความถี่ธรรมชาติ  เช่น  เราออกแรงผลักชิงช้าให้แกว่ง  ความถี่ที่ชิงช้าแกว่งไปมาก็คือความถี่ธรรมชาติของชิงช้าตัวนั้นนั่นเอง

แต่ความถี่ธรรมชาติไม่ได้มีแค่ค่าเดียว  ในความเป็นจริงความถี่ธรรมชาติมีได้เป็นอนันต์ค่า  หรือพูดง่ายๆคือมีเยอะแยะมากมายจนนับไม่ถ้วน  ซึ่งความถี่ธรรมชาติแต่ละค่าจะทำให้ชิ้นงานสั่นไม่เหมือนกัน เช่น ถ้าเราเอาเชือกมาแกว่งที่ความถี่ค่าหนึ่ง  เชือกก็จะสั่นรูปแบบหนึ่ง  ถ้าเราแกว่งให้เร็วขึ้น(เพิ่มความถี่ให้มากขึ้น)  เชือกก็จะสั่นเหมือนมี Loop มากขึ้น  ซึ่งลักษณะการสั่นที่เกิดขึ้นแบบหนึ่งๆ  เราเรียกว่า Mode Shape  ดังนั้นชิ้นงานหนี่งๆก็จะมีหลาย Mode Shape เช่นเดียวกับความถี่ธรรมชาติ
การที่เราออกแรงกระทำจากภายนอก  โดยที่แรงกระทำนั้นมีความถี่ในการสั่นเท่ากับความถี่ธรรมชาติ  ก็จะทำให้ชิ้นงานเกิดการสั่นที่รุนแรงขึ้น  เราเรียกว่า เกิดการสั่นพ้อง (Resonance) ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ชิ้นงานเกิดความเสียหายได้  แต่ถ้าหากเราออกแรงกระทำไม่ตรงกับความถี่ธรรมชาติ  การสั่นพ้องก็จะไม่เกิดขึ้น  และชิ้นงานก็ไม่สั่นรุนแรง (ลองนึกถึงกรณีแกว่งเชือก  ถ้าเราแกว่งมั่วๆ  เชือกก็จะไม่ออกมาเป็น loop หรือการแกว่งชิงช้า  ถ้าเราผลักไม่ตรงจังหวะ  ชิงช้าก็จะแกว่งน้อยลง)

ภาพด้านล่างจะแสดงรูปแบบของการสั่นพ้องของแผ่นเหล็กที่ความถี่ต่างกัน  โดยเราสามารถทดลองจริงหรือใช้โปรแกรม SolidWorks Simulation ช่วยในการวิเคราะห์ก็ได้ (รูปภาพการทดลองจริงนำมาจากวีดีโอใน Youtube ตามลิ้งนี้ )
ในโปรแกรม SolidWorks เองก็มีฟังชั่น Frequency ที่ช่วยหาความถี่ธรรมชาติของชิ้นงานที่เราออกแบบ  ซึ่งการนำไปใช้ก็คือ
1. เราต้องรู้ก่อนว่าชิ้นงานที่เราออกแบบจะเอาไปใช้ในสภาวะแบบไหน  เช่น จะออกแบบฝาปิดเครื่องซักผ้า  เราก็ต้องรู้ว่าตอนที่เครื่องซักทำงาน  มีการสั่นที่ความถี่เท่าไร  ผมขอสมมติว่าเครื่องซักผ้ามีการสั่น 30 Hz
2. หลังจากที่รู้สภาวะที่จะนำไปใช้งานแล้ว  เราก็จะรู้ว่าฝาปิดที่ต้องออกแบบ  จะต้องมีความถี่ธรรมชาติไม่เท่ากับ 30 Hz (ความถี่จะมากกว่าหรือน้อยกว่าก็ได้  แต่ส่วนใหญ่จะออกแบบให้มากกว่าที่ระบุไว้กัน)  เพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นที่รุนแรง  ซึ่งขั้นตอนนี้โปรแกรม SolidWorks Simulation จะเข้ามาช่วยหาความถี่ธรรมชาติให้ได้
3. ถ้าหากวิเคราะห์ออกมาแล้ว  พบว่าความถี่ธรรมชาติของชิ้นงานที่ออกแบบมีค่าเท่ากับ  หรือใกล้เคียงกับ 30 Hz เราก็พอจะสรุปได้ว่าหากนำชิ้นงานนี้ไปใช้งาน  อาจจะเกิดการสั่นรุนแรงได้  ดังนั้นเราก็ต้องแก้ไขโมเดล  เปลี่ยนตำแหน่งจับยึด  เปลี่ยนวัสดุ ฯลฯ เพื่อให้ค่าความถี่ธรรมชาติไม่ตรงกับ 30 Hz

สรุปสิ่งที่ฟังชั่น Frequency ทำได้
1. แสดงค่าความถี่ธรรมชาติของชิ้นงานได้
2. แสดงลักษณะการสั่น (Mode Shape) ที่แต่ละความถี่ธรรมชาติ

สิ่งที่ฟังชั่น Frequency ทำไม่ได้
1. ไม่สามารถแสดงขนาดของการสั่นได้ (ไม่ทราบระยะที่ชิ้นงานโยกไป)  แถบสีที่แสดงระยะที่ชิ้นงานโยกไปในฟังชั่น Frequency ถือว่าไม่มีนัยสำคัญ  เนื่องจากถ้าชิ้นงานสั่นที่ความถี่ธรรมชาติต่อไปเรื่อยๆ  ชิ้นงานก็จะสั่นรุนแรงขึ้นเรื่อยๆเช่นกัน  จนชิ้นงานเกิดความเสียหายในที่สุด  ดังนั้นเราจึงทราบได้แค่ทิศทางของการสั่น  แต่ไม่ทราบขนาดของการสั่น
2. ไม่สามารถแสดงค่า Stress, Strain จากการสั่นได้  ซึ่งก็เป็นเหตุผลเดียวกับข้อแรก
3. ถ้าหากต้องการทราบค่า Stress, Displacement, Strain จะต้องใช้การวิเคราะห์แบบ Linear Dynamic ซึ่งเป็นอีกฟังชั่นหนึ่งในโปรแกรม SolidWorks Simulation

ถ้าหากใครสนใจเรื่องการวิเคราะห์ความถี่ธรรมชาติ  สามารถสั่งซื้อแผ่นสอน Simulation Professional ได้  ดูรายละเอียดในแผ่นสอน คลิกที่นี่

สอบถามรายละเอียดเพื่มเติมได้ที่
คุณพลวัฒน์ (บอล)  รับวิเคราะห์  ให้คำปรึกษา  และสอนโปรแกรม SolidWorks Simulation
Tel. 087-489-7265
Line ID : ballastro
E-mail : sim.adviser@gmail.com
FB : SolidWorks Simulation Adviser

วันพุธที่ 16 ธันวาคม พ.ศ. 2558

หลักสูตรอบรมการใช้โปรแกรม SolidWorks Simulation สำหรับวิเคราะห์งานโครงสร้าง

คือ หลักสูตรที่เน้นการวิเคราะห์งานเหล็กรูปพรรณที่นำมาประกอบเป็นโครงสร้างต่างๆ เช่น การวิเคราะห์โครงสร้าง Plant, การวิเคราะห์สะพาน, ปัญหางานโครงถัก, โครงรถแข่ง ฯลฯ  โดยเนื้อหาในหลักสูตรจะประกอบไปด้วย
-  การเตรียมโมเดลให้เหมาะกับการวิเคราะห์
-  วิธีการเลือกและใช้งาน Mesh ให้เหมาะกับงานวิเคราะห์
-  วิธีการกำหนดแรงและจุดจับยึดแบบต่างๆ
-  การวิเคราะห์โครงสร้างที่ประกอบกันด้วย Bolt
-  ปัญหาที่มักพบและวิธีแก้ไข

วันที่อบรม

-  วันอาทิตย์ที่ 24 มกราคม 2559  เวลา 9.00-16.00

สถานที่อบรม

คอนโด M phayathai ใกล้ BTS อนุสาวรีย์สมรภูมิ (ห่างกัน 200 เมตร)

ค่าอบรม  3,000 บาท

ขั้นตอนการลงทะเบียน

-  ชำระค่าอบรมโดยโอนเงินมาที่
บัญชี  นายพลวัฒน์   ไพรไพศาลกิจ

  สาขา  มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์  บางเขน
  - ธนาคารไทยพาณิชย์   เลขบัญชี  235-207904-0
  - ธนาคารกสิกรไทย       เลขบัญชี  694-2-00704-1
- หลังจากโอนเงินแล้ว คลิกที่นี่เพื่อลงทะเบียน

สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม

คุณพลวัฒน์ (บอล)
Tel. 087-489-7265
Line ID : ballastro
E-mail : sim.adviser@gmail.com

วันพฤหัสบดีที่ 10 ธันวาคม พ.ศ. 2558

วิธีหาแรงทีต้องใช้ดันชิ้นงานให้ได้ระยะที่ต้องการ (List Result Force)

บทความนี้จะขอเสนอวิธีการหาขนาดของแรงที่ต้องใช้เพื่อดันหรือง้างชิ้นงานให้ได้ระยะตามที่ต้องการ  โดยวิธีที่จะกล่าวต่อไปนี้อาจจะทำตรงข้ามกับสิ่งที่เราวิเคราะห์มา  กล่าวคือปกติแล้วเราจะกำหนดแรงกระทำ  แล้วค่อยดูว่าชิ้นงานมีการเสียรูป(Displacement)เท่าไร  แต่คราวนี้สิ่งที่เรารู้คืออยากจะให้ชิ้นงานงอไปเท่านี้  จะต้องใช้แรงเท่าไรนั่นเอง

ในบทความนี้จะขอยกตัวอย่างงานขึ้นมาตัวนึงเพื่ออธิบายวิธีการละกันนะครับ
งานที่เราจะวิเคราะห์คือ Clip Lock ซึ่งเวลานำไปใช้งาน  ตำแหน่งสลัก(ที่วงกลมสีแดงไว้)จะต้องถูกบีบเข้ามา  ถึงจะเลื่อนไปเข้าล๊อคได้  ซึ่งถ้าเราออกแบบตรงก้านสลักไม่ดี  เวลาชิ้นงานถูกบีบก้านก็จะหัก  ดังนั้นเราจะมาวิเคราะห์กันว่าถ้าก้านสลักถูกบีบเข้ามาแล้ว  จะเกิดความเสียหายหรือไม่
ขั้นแรกเราก็ต้องวัดกันก่อนว่าชิ้นตัวสลักจะต้องถูกบีบเข้ามาเท่าไร  ซึ่งในที่นี้ผมวัดมาให้แล้วว่าต้องถูกบีบเข้ามา 1.5 mm
หลังจากทราบแล้วว่าจะบีบสลักเข้ามาเท่าไร  ก็เข้าไปที่ฟังชั่น Simulation แล้วใช้คำสั่ง Fixture เพื่อกำหนดตำแหน่งและระยะที่เราจะบีบชิ้นงาน  ซึ่งปกติแล้วเรากำหนด Fixture เพื่อให้ชิ้นงานไม่ขยับ  แต่เราสามารถใช้ Fixture เพื่อกำหนดให้ชิ้นงานขยับตามที่เราต้องการได้
สำหรับการกำหนดระยะที่จะดันชิ้นงานก็มีเพียงเท่านี้เองนะครับ  ที่เหลือก็ตั้งค่าตามปกติแล้ว Run ดูผลลัพธ์ได้เลย (ในบทความนี้จะขอลงรายละเอียดไปที่การเทคนิคตามหัวข้อ  จึงขอข้ามการตั้งค่าอื่นๆ เช่น การใส่วัสดุ  การกำหนดจุดจับยึด  และการสร้าง Mesh ไป) 
หลังจากที่เราได้ผลลัพธ์กันมาแล้ว  คราวนี้เราจะมาดูว่าแรงที่ต้องใช้เพื่อดันสลักให้ยุบลงมา 1.5 mm จะต้องใช้แรงเท่าไรกัน  โดยให้เราไปคลิกขวาที่ Result >> เลือก List Result Force
จากนั้นให้เราคลิกเลือกผิวหรือขอบหรือจุดที่เรากำหนด Fixture เพื่อดันชิ้นงานไปในตอนแรก (ตัวอย่างนี้ออกแรงดันที่ขอบ  ดังนั้นจึงคลิกเลือกเส้นขอบ) >> กดปุ่ม Update >> เพียงนี้เราก็จะทราบแรงที่ต้องใช้แล้วนะครับ
สำหรับตัวอย่างข้างต้นเป็นการวิเคราะห์แบบ Static ดังนั้นจึงไม่สามารถวิเคราะห์ถึงขั้นที่ว่า  ต้องใช้แรงเท่าไรในการดันสลักตัวนี้ให้เข้าล็อค  แต่ถ้าใช้การวิเคราะห์แบบ Non-linear ก็สามารถทำงานตามที่ว่าได้นะครับ  โดยโปรแกรมจะแสดงผลออกมาเป็นกราฟให้เลยว่าต้องใช้แรงดันเท่าไรบ้าง
จากรูป  เราจะเห็นกราฟสีแดง  ซึ่งแดงขนาดของแรงดันที่ต้องใช้ดันด้านท้ายของ Clip Lock ซึ่งจะเห็นว่าต้องใช้แรงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนถึงจุดสูงที่สุด Clip Lock ก็ลงร่องพอดี  แรงที่ใช้ดันก็จะกลับไปเป็นศูนย์

ผมก็หวังเป็นอย่างยิ่งว่าบทความนี้จะมีประโยชน์กับหลายๆท่านได้นำไปใช้งานกันนะครับ

สอบถามรายละเอียดเพื่มเติมได้ที่
คุณพลวัฒน์ (บอล)  รับวิเคราะห์  ให้คำปรึกษา  และสอนโปรแกรม SolidWorks Simulation
Tel. 087-489-7265
Line ID : ballastro
E-mail : sim.adviser@gmail.com
FB : SolidWorks Simulation Adviser