ผลลัพธ์ที่ได้จาก Simulation มีอะไรบ้าง Part 1/5

มีหลายคนเริ่มเข้ามาถามว่าค่า Von mises Stress คืออะไร, ค่า URES คืออะไร, จะดูยังไงว่าชิ้นงานพังรึยัง , สีบนชิ้นงานบอกอะไรบ้าง  ฯลฯ  ซึ่งเรื่องนี้คงจะต้องอธิบายกันยาวพอสมควร  เนื่องจากผมจะต้องขอปูพื้นฐานทั้งทางทฤษฎี(ไม่ลึกมากนะครับ  เอาแค่ให้เข้าใจ  เพราะอยากให้คนที่ไม่ได้มาทางสายวิศวะก็อ่านรู้เรื่อง  ถ้าใครต้องการศึกษาเชิงลึกก็มีหนังสืออยู่มากมายให้เลือกเลยครับ)  แล้วค่อยมาถึงวิธีการใช้งานจริงๆกัน  ดังนั้นสำหรับบทความเริ่มต้นนี้ผมจะขออธิบายแบบกว้างๆก่อน  แล้วค่อยลงไปในรายละเอียดทีละเรื่องนะครับ

ผลลัพธ์ที่ได้จาก SolidWorks Simulation จะมีหลักๆอยู่ 4 อย่างคือ

1. Stress หรือ ความเค้น  ใช้บอกว่าตำแหน่งใดบ้างบนชิ้นงานที่ได้รับแรงกระทำมากน้อยเท่าใด  ทำให้เราทราบว่าตรงไหนบนชิ้นงานจะเสียหาย  หรือตำแหน่งไหนที่แข็งแรงเกินความจำเป็น

2. Displacement หรือ การบิดงอไปจากตำแหน่งเดิม  ใช้บอกว่าตำแหน่งใดๆบนชิ้นงานจะเคลื่อนไปจากจุดเดิมมากน้อยแค่ไหน  แต่ไม่ได้หมายความว่าจุดที่ชิ้นงานเคลื่อนที่ออกไปเยอะสุดจะเป็นจุดที่เสียหาย  ผมขอยกตัวอย่างเรื่อง Spring Board

จากรูปจะเห็นว่าตำแหน่งที่ Spring Board งอมากสุด  กับตำแหน่งที่ Spring Board จะหักถ้ารับน้ำหนักเกิด  อยู่คนละตำแหน่งกัน  ดังนั้นในการดูผลลัพธ์เรื่องความเสียหายเราจะดูจาก Stress เป็นหลัก  ไม่ได้ดูจาก Displacement

3. Stain หรือ ความเครียด  ใช้แสดงว่าเนื้อชิ้นงานตรงตำแหน่งนั้นๆ ยืดออกไปจากเดิมมากน้อยแค่ไหน  ค่านี้จะสัมพันธ์กับค่า Stress  คือตำแหน่งที่ชิ้นงานต้องรับแรงมากจะมีค่า Strain มากด้วย  นอกจากนี้ยังใช้ดูทิศทางแรงที่มากระทำกับชิ้นงานได้  โดยทิศทางของแรงที่ว่าคือ แรงดึง(Tension) และแรงกดอัด (Compresstion)

สำหรับการดูความเสียหายของชิ้นงาน  เรื่องทิศทางแรงก็มีความสำคัญเช่นกัน  ยกตัวอย่างเช่น ถ้าเราเอากระดาษไปรองขาโต๊ะ  กระดาษจะได้รับแรงกดทับหรือแรง Compression นั่นเอง  ต่อให้เราขึ้นไปนั่งบนโต๊ะเพื่อให้กระดาษโดนทับแรงขึ้น  แต่กระดาษก็ไม่ได้ขาด(ยกเว้นตัวหนักมากๆก็ไม่แน่นะครับ 555)  แต่ในทางกลับกัน  ถ้าเราเอากระดาษนั้นไปดึงหรือใส่แรง Tension  ด้วยแรงขนาดเท่ากับตอนกดทับ  กระดาษก็อาจจะขาดตั้งแต่ตอนที่ยังใช้แรงไม่เท่ากับตอนกดทับ

ดังนั้นจะเห็นว่าทิศทางแรงเองก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ใช้ในการดูความเสียหายของชิ้นงาน  เวลาที่เราดูค่า Stress บางครั้งค่า Stress สูงๆอาจจะเป็นแรงกดทับหรือแรง Compression ก็ได้  แต่ส่วนใหญ่แล้วชิ้นงานจะเสียหายจากแรง Tension เป็นหลัก  เราจึงต้องดูว่าตรงไหนรับแรง Tension มากที่สุดด้วย

4. Factor of safety หรือ ค่าความปลอดภัย  ใช้แสดงว่าการออกแบบของเรามีการเผื่อให้ชิ้นงานได้รับแรงมากกว่าที่บอกไว้ในสเป็คของชิ้นงานนั้นๆเท่าไรบ้าง  ขอยกตัวอย่างเรื่องลิฟท์นะครับ  เวลาที่เราเข้าไปในลิฟท์ก็จะมีบอกว่ารับคนได้ 10 คน เป็นต้น  แต่คนออกแบบเค้าไม่ได้ออกแบบมาให้รับได้ 10 คนพอดี  เพราะถ้าออกแบบให้รับได้ 10 คนพอดี  เวลาคนที่ 11 พยายามจะเบียดเข้ามาลิฟท์ก็จะตกทันที  ซึ่งอันตรายมาก  ดังนั้นคนออกแบบเค้าอาจจะสร้างมาเพื่อให้รับได้ 15 คน  แต่เขียนในสเป็คของลิฟท์ว่ารับได้ 10 คนเพื่อความปลอดภัยนั่นเอง

การใส่แรงเฉพาะจุดที่ต้องการ (Split face)

ในการลดความซับซ้อนของการวิเคราะห์  วิธีหนึ่งที่ได้ใช้กันบ่อยก็คือนำชิ้นงานที่ไม่ได้สนใจวิเคราะห์ออกจากการคำนวณ  ซึ่งจะช่วยลดการสร้าง Mesh ทำให้โปรแกรมใช้ Mesh น้อยลง(ลดจำนวน Ram ที่คอมพิวเตอร์ต้องใช้)  จึงคำนวณผลลัพธ์ได้เร็วขึ้น  แต่การนำชิ้นงานบางส่วนออกไปก็อาจทำให้เกิดปัญหา เช่น จะวิเคราะห์ชิ้นงานที่โดนหัวกดรูปวงกลมกดลงมา  ถ้าเราเอาหัวกดออกแล้วใส่แค่แรงแทน  จะทำได้อย่างไร  ดังนั้นบทความนี้เราขอนำเสนอเรื่องเบสิคที่ได้ใช้บ่อยๆ  นั้นก็คือ  วิธีการกำหนดแรงกระทำ  หรือการกำหนดจุดจับยึดบนพื้นผิวเล็กๆบางส่วนที่ต้องการ

ขั้นตอนการทำงาน
1. วาดรูปพื้นที่ที่ต้องการใส่แรงกระทำ  หรือจับยึด  บนผิวที่ที่ต้องการ   ด้วยคำสั่ง Sketch

2. ใช้คำสั่ง Split Line  ซึ่งอยู่ใน แถบ Feature >> Curve >> Split face
3. คลิกเลือกเส้น Sketch ที่วาดเอาไว้  และพื้นผิวที่ต้องการกำหนดแรงหรือจุดจับยึด

4. เราจะได้พื้นที่ผิวที่ต้องการออกมา  จากนั้นก็กำหนดแรงกระทำหรือจุดจับยึดได้เลย

หวังว่า Tip & Trick นี้จะช่วยให้เราทำงานกันได้ง่ายขึ้นนะครับ

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