Animation VS Basic Motion VS Motion Analysis

การทำภาพเคลื่อนไหวในโปรแกรม SolidWork จะมี Mode ต่างๆให้เลือกคือ Animation และ Basic Motion   นอกจากนี้ถ้าเราได้ Add-in ฟังชั้น SolidWorks Motion เข้ามา  เราจะเห็นว่ามี Mode Motion Analysis เพิ่มขึ้นมาอีกอย่างอันนึงด้วย

หลายๆคนอาจจะสงสัยว่าแล้วแต่ละ Mode มีความแตกต่างกันอย่างไร  และเราควรเลือกใช้ตัวไหนดี  ในบทความนี้จะมีคำตอบให้  โดยผมขอแยกอธิบายแต่ละ Mode ดังนี้

1. Animation  คือการทำภาพเคลื่อนไหวโดยที่เราเป็นคนกำหนดเองทั้งหมดว่า  ที่เวลาใดจะให้ชิ้นงานอยู่ตรงไหนบ้าง  โดยใช้วิธีลากวางชิ้นงานเองทั้งหมด

2. Basic Motion  คือการทำภาพเคลื่อนไหวโดยกำหนดเป็นความระยะทาง  หรือความเร็ว  หรือความเร่งในการเคลื่อนที่ได้  เช่น กำหนดความเร็วรอบของมอเตอร์ เป็นต้น  แต่เราไม่สามารถรู้ได้ว่าถ้าจะทำให้มอเตอร์หมุนด้วยความเร็วแบบที่เรากำหนด  ต้องใช้แรงบิด  หรือต้องใช้กำลังเท่าไร

3. Motion Analysis  คือการวิเคราะห์ชิ้นงานที่มีความเคลื่อนไหวทั้งหมด  ผลลัพธ์ที่ได้คือผลลัพธ์ในการคำนวณเรื่องระบบกลไก เช่น ความเร็ว  ความเร่ง  ทิศทาง  กำลัง  แรงบิด เป็นต้น

นอกจากนี้เรายังสามารถคำนวณแรงที่ข้อต่อต่างๆ  และนำแรงดังกล่าวไปวิเคราะห์หาความแข็งแรงของชิ้นงานต่อได้ด้วย

จะเห็นได้ว่าการวิเคราะห์ด้วยฟังชั่น Motion Analysis จะเปรียบเทียบได้กับวิชาที่เราเรียนกันในมหาวิทยาลัยก็คือ Mechanic of machinery  ซึ่งเป็นการคำนวณเกี่ยวกับความเร็ว  ความเร่ง  ทิศทางการเคลื่อนที่  พลังงาน  แรง ฯลฯ  ที่ทำให้ระบบกลไกต่างๆขับเคลื่อนไปได้  ซึ่งผมเองก็เคยเรียนและรู้ซึ้งถึงความยุ่งยากในการคำนวณ  เพราะเวลาที่เครื่องจักรหมุนไปที่มุมต่างๆก็จะเกิดแรงที่ข้อต่อ  หรือความเร็วในการเคลื่อนที่ไม่เหมือนกัน (ตอนเรียนอยู่คำนวณเรื่อง 4 bar Linkage แค่นี้ก็กุมขมับแล้ว)  ถ้าคำนวณด้วยมือก็ต้องใช้เวลาเยอะมากเพราะต้องคำนวณทุกๆมุมว่ามีแรงเป็นอย่างไรบ้าง  แต่การมีโปรแกรมเข้ามาช่วยจะทำให้เราไม่ต้องเสียเวลากับการคำนวณและความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น  ทำให้เราสามารถนำเวลาที่เหลือไปพัฒนาสิ่งอื่นๆได้

Spring back Analysis

วัสดุทั่วไปจะมีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่ง  แต่เมื่อวัสดุนั้นๆได้รับแรงกระทำเกินกว่าที่วัสดุจะรับไหว  หรือได้รับแรงจนเกินจุดคราก (Yield Point) วัสดุนั้นๆก็จะมีการเสียรูปถาวรไป  และเมื่ิอแรงกระทำนั้นหายไป  วัสดุจะมีการหดกลับไป  แต่ไม่สามารถกลับไปสู่รูปร่างเดิมได้  การหดกลับนี้เราเรียกว่า Spring Back

จากรูปด้านบนจะแสดงถึงกราฟ Stress-Strain ของชิ้นงาน  เมื่อชิ้นงานได้รับแรงกระทำค่า Stress จะสูงขึ้นจนเลยจุด A(Yield) ทำให้ชิ้นงานเริ่มเสียรูปถาวรแล้ว  จนกระทั้งเมื่อแรงกระทำถึงจุด B เราเอาแรงกระทำออก  ชิ้นงานจะมีการหดตัวกลับในเส้นทางใหม่คือตามเส้นประสีดำ  ทำให้ชิ้นงานหดตัวกลับเล็กน้อย  แต่ไม่สามารถกลับไปอยู่รูปร่างเดิมได้

ในโปรแกรม SolidWorks Simulation จะต้องใช้ฟังชั่น Non-linear เพื่อวิเคราะห์งาน Spring Back   เพราะวัสดุมีการเสียรูปถาวรไปแล้ว  โดยการใช้งานจะคล้ายกับฟังชั่น Static เกือบ 100%  เพียงแต่ในฟังชั่นนี้เราสามารถกำหนด Stress-Strain Curve ของวัสดุและกำหนดแรงกระทำให้ขึ้นกับเวลาได้  ทำให้เราสามารถกำหนดลักษณะการกดและปล่อยดังรูปดัานบนได้

การสร้างรายงานผลการวิเคราะห์แบบอัตโนมัติ (How to generate Report from SolidWorks Simulation)

เวลาเราวิเคราะห์งานอะไรเสร็จแล้วก็ต้องมาทำรายงานเพื่อสรุปผลลัพธ์ส่งให้ลูกค้า  หรือเพื่อนำไปนำเสนอหัวหน้า  ฯลฯ  แต่ผมคาดว่าคนทำงานน่าจะมีความรู้สึกเหมือนกันคือ  การทำรายงานหรือทำเอกสารเป็นเรื่องที่น่าเบื่อมากๆ  แต่ก็เป็นเรื่องที่จำเป็น  เพราะคนที่เราจะเอาผลลัพธ์ไปให้ดูคงไม่ได้มีโปรแกรม SolidWorks Simulation กับทุกคน  ดังนั้นในบทความนี้เราจะใช้ตัวช่วยสำหรับสร้างรายงานของเราอย่างมืออาชีพที่อยู่ในโปรแกรม SolidWorks Simulation กัน

ฟังชั่นนี้ชื่อว่า "Report" (การใช้งานฟังชั่นนี้ต้องลงโปรแกรม Microsoft Word แล้วเท่านั้น)

เมื่อคลิกที่ Report แล้วจะปรากฎหน้าต่างขึ้นมาให้เราเลือกว่ารายงานนี้ต้องการใส่ข้อมูลอะไรลงไปบ้าง  ในรูปจะติ๊กเลือกทั้งหมดเพื่อให้ดูว่ารายงานที่ได้เป็นอย่างไร  แต่ในการทำงานจริงก็ใส่ข้อมูลเฉพาะที่จำเป็นก็พอ  เพราะถ้าเราใส่เยอะ  ตอนเอารายงานไปส่งลูกค้าคงงง  และจะมีคำถามอีกมากมายตามมา  ดังนั้นใช้เท่าที่จำเป็นพอนะครับ

หลังจากรอซักพักให้โปรแกรมประมวลผลเสร็จแล้วจะได้รายงานเป็นไฟล์ Word ออกมา

รายงานที่ได้จะมีการสร้างหัวกระดาษและสารบัญให้เรียบร้อย  ถ้าเรามีการแก้ไขรายงาน เช่น พิมพ์สรุปในหน้าต่างๆ  ทำให้การเรียงหน้าไม่ตรงกับสารบัญ  เราก็สามารถมากด Update ที่สารบัญเพื่อจัดเรียงสารบัญใหม่ได้ทันที (ผมชอบตรงนี้มาก  สบายสุดๆ)

ข้อมูลการตั้งค่าทุกอย่างจะถูกดึงเข้ารายงานทั้งหมด  เพราะตอนที่เราเลือกว่าจะใส่ข้อมูลอะไรบ้าง  เราได้ติ๊กเลือกข้อมูลทุกอย่างไว้  ถ้าเราต้องส่งรายงานนี้ให้ลูกค้า  ผมไม่แนะนำให้ส่งข้อมูลนี้ไปด้วยเพราะถ้าคนที่ไม่ได้ใช้โปรแกรม Simulation มาก่อนอ่านแล้วต้องงงแน่ๆ

ผลลัพธ์ที่เราสร้างไว้ที่ Result ในโปรแกรม SolidWorks Simulation ก็จะถูกดึงเข้ารายงานพร้อมสรุปผลค่า Minimum และ Maximum ให้  ถ้าต้องการส่งผลลัพธ์อะไรให้ลูกค้าเราบ้างก็ให้สร้างไว้ใน Result ก่อน  แล้วค่อยสร้างรายงานนะครับ

การ Save ไฟล์ SolidWorks พร้อมผลลัพธ์จากการวิเคราะห์ (How to send File SolidWorks and Simulation Result )

หลายๆคนน่าจะเคยเจอปัญหาเวลา Copy ไฟล์ SolidWorks และไฟล์ผลลัพธ์จากการวิเคราะห์ไปเพื่อเปิดที่เครื่องอื่น  แต่ปรากฎว่าทั้งๆที่ Copy ไปทั้ง Folder แต่พอมาเปิดดูกลับพบว่าไม่สามารถเปิดไฟล์ผลลัพธ์ได้  หรือบางครั้งเข้าไปดูใน Folder ก็พบกับไฟล์ผลลัพธ์เต็มไปหมด  บางไฟล์ก็ขนาดเล็กนิดเดียว  บางไฟล์ก็ขนาดใหญ่  แล้วเราจะต้อง Copy ไฟล์ตัวไหนดีหละ   เรามาดูในบทความนี้กันเลย

ลองมาดูตัวอย่างไฟล์ผลลัพธ์กันก่อนนะครับ  จากรูปด้านล่างจะเป็นไฟล์งานวิเคราะห์  และ Folder ที่เก็บไฟล์โมเดลตัวนี้เอาไว้

เราจะเห็นว่ามีไฟล์ผลลัพธ์การวิเคราะห์เต็มไปหมด  แต่ว่าจริงๆแล้วมีไฟล์ที่เก็บผลลัพธ์เอาไว้แค่ไม่กี่ตัวเท่านั้น  ส่วนไฟล์อื่นๆเป็นไฟล์ชั่วคราวที่โปรแกรม SolidWorks สร้างขึ้นมาเพื่อใช้ในการแสดงผล ณ ขณะนั้นๆ  ถ้าเราลองปิดโปรแกรม SolidWorks ไปจะพบว่าไฟล์บางส่วนหายไปดังรูปด้านล่าง

ไฟล์ที่เหลือจะมีทั้งไฟล์ที่เก็บผลลัพธ์ของเราจริงๆคือไฟล์ .CWR  และ Log File 

คราวนี้ถ้าเรา Copy ไฟล์โมเดลและไฟล์ .CWR ไปเปิดที่อื่น  บางครั้งก็อาจจะเปิดได้  แต่บางครั้งก็เปิดไม่ขึ้น  ซึ่งถ้าโปรแกรม SolidWorks เปิดไฟล์ผลลัพธ์ไม่ได้  ในหัวข้อ Result จะเป็นตัวอักษรสีเทาดังภาพด้านล่าง  

ถ้าต้องการดูผลลัพธ์อีกครั้ง  เราก็จำเป็นจะต้อง Run ใหม่  

ในการ Save ไฟล์เพื่อไปเปิดที่เครื่องอื่นๆ  วิธีที่ปลอดภัยและแน่นอนที่สุดคือใช้คำสั่ง Pack and go เพื่อ Save ไฟล์ที่จำเป็นทั้งหมดเป็น Winzip ไปเปิดเครื่องอื่น  โดยวิธีการใช้งานมีดังนี้

หลังจากที่กด Save เราก็จะได้ไฟล์ผลลัพธ์การวิเคราะห์ที่ครบถ้วนทั้งหมด และถ้าเป็นไฟล์ Assembly เราก็จะได้ไฟล์ Part ทั้งหมดที่ใช้ในการประกอบงาน Assembly นั้นไปด้วย

Mesh Error (วิธีแก้ปัญหาสร้าง Mesh ไม่ได้)

ในการวิเคราะห์ด้วยวิธี FEA  การสร้าง Mesh ถือเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องทำให้ได้เป็นอันดับแรกๆ  เนื่องจากปัญหาที่เรามักจะเจอคือเสียเวลาคิด  เสียเวลาตั้งค่าวัสดุ  กำหนด Contact  กำหนด Fixture  หาวิธีใส่แรงให้ได้แบบที่เราต้องการอยู่ตั้งนาน  แต่พอจะเริ่ม Run กลับกลายเป็นว่าเกิด Error ในตอนที่สร้าง Mesh ทำให้ต้องเสียเวลาหาวิธีแก้ไข  บางครั้งถึงขั้นต้องแก้โมเดลซึ่งส่งผลกระทบต่อการตั้งค่า Contact หรือ Fixture ที่เราเสียเวลาทำตั้งนาน  กลายเป็นว่าต้องเริ่มนับ 1 กันใหม่

ดังนั้นสิ่งสำคัญอย่างแรกเมื่อเราได้จะเริ่มวิเคราะห์ก็คือ  ทำ Mesh ให้ได้ก่อน  จากนั้นค่อยเริ่มตั้งค่าอย่างอื่นทีหลัง  เพราะถ้าทำ Mesh ได้  อย่างน้อยเรามั่นใจเกิน 50% แล้วว่าสามารถ Run งานนี้ได้แน่ๆ

ปัญหาที่จะเกิดเมื่อทำ Mesh ที่จะมีคนเจอหรือถามมาบ่อยๆมีอยู่ 3 อย่างดังนี้

1. At least two bodies are interfering. Do you want to check interference?

    สาเหตุของ Error  เกิดจากโมเดลที่วาดขึ้นมามีการกินเนื้อกันอยู่  ซึ่งปัญหานี้จะเกิดกับงาน Assembly หรือ Part ที่มีการเขียนงานเป็น Multibody เท่านั้น  สำหรับวิธีการหาจุดที่กินเนื้อกัน
- ใน Assembly เราสามารถใช้คำสั่ง Interference Detection เพื่อหาจุดที่มีการกินเนื้อได้ทันที
- ใน Part ที่เป็น Multibody ให้ใช้คำสั่ง Combine ซึ่งปกติแล้วจะเป็นคำสั่งที่รวมแต่ละ Body ของ Part ให้กลายเป็นอันเดียวกัน  โดยให้เราเลือกไปที่ Common เพื่อแสดงเฉพาะจุดที่มีการกินเนื้อกันอยู่
    วิธีแก้ปัญหา  แก้โมเดลให้ไม่กินเนื้อกันโดยอาจจะ Assembly ใหม่  หรือตัดโมเดลให้พอดีกัน เป็นต้น

2. Mesh creation failed for the following ... 

    สาเหตุของ Error  เกิดจากขนาดของ Mesh มีขนาดใหญ่กว่าโมเดล  ทำให้โปรแกรมไม่สามารถสร้าง Mesh ได้ เช่น ขนาดของ Mesh อยู่ที่ 5 mm  แต่ชิ้นงานเราอาจจะมีรูเจาะเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 mm  เป็นต้น

    วิธีแก้ปัญหา  โดยปกติผมจะใช้อยู่ 3 วิธีคือ

2.1 ปรับขนาด Mesh ให้มีขนาดใกล้เคียงหรือเล็กกว่าขอบหรือความหนาที่น้อยที่สุดทีมีในโมเดล  แต่วิธีนี้เราควรพิจารณาด้วยว่าเหมาะสมหรือไม่  เช่น  วิเคราะห์ถังความดันที่มีความสูง 3 m  แต่เหล็กที่ทำถังมีความหนาแค่ 5 mm  ถ้าจะสร้าง Mesh ได้ก็ต้องทำ Mesh ให้มีขนาดใกล้เคียง 5 mm แต่ถ้าใช้ Mesh ขนาด 5 mm จะทำให้โปรแกรมต้องสร้าง Mesh จำนวนมากเกินความจำเป็น  จนอาจจะทำให้ Ram ไม่พอ  เป็นต้น  ถ้าชิ้นงานของเราเป็นกรณีดังกล่าวให้ดูวิธีการแก้ข้อ 2

2.2 เปลี่ยนชนิดของ Mesh เป็นแบบอื่น เช่น Shell Mesh หรือ Beam Mesh เพื่อให้เหมาะสมกับงาน  ถ้าใครไม่ทราบว่า Mesh ที่ผมพูดถึงมีลักษณะเป็นอย่างไร  และมีวิธีการใช้งานอย่างไร  ให้ลองไปอ่านในบทความ "Mesh นั้นสำคัญไฉน..."

2.3 แก้โมเดล  เนื่องจากบางครั้งเราอาจจะประกอบชิ้นงานพลาด  หรือมีการ Extrude จนเกิดขอบมุมเล็ก  ก็ให้เราแก้ไขในจุดนั้นๆจนขอบมุมเล็กๆนั้นหายไป  โดยในโปรแกรม SolidWorks จะมีเครื่องมือที่ช่วยหาจุดเล็กๆ อยู่ชื่อว่า Check

3. Thickness is not defined for one or more shells.

    สาเหตุของ Error  เกิดจากในงานวิเคราะห์ของเรามีชิ้นงาน Surface อยู่  เนื่องจาก Surface จะมีลักษณะเป็นพื้นผิวที่ไม่มีความหนา  แต่เมื่อจะทำมา Simulation ชิ้นงานจำเป็นต้องมีความหนาด้วยเพื่อให้สามารถวิเคราะห์ได้

    วิธีแก้ปัญหา  กำหนดความหนาให้กับชิ้นงาน  โดยคลิกขวาที่ชิ้นงาน Surface >> Edit definition

วิธีหาแรงลมด้วย Flow Simulation และวิเคราะห์ความเสียหายจากแรงลม

ช่วงนี้มีคำถามเข้ามาจากหลายที่เรื่องจะใส่แรงลมอย่างไร  และจะเปลี่ยนความเร็วลมเป็นแรงกระทำได้อย่างไร  ผมเลยถือโอกาสทำเป็นวีดีโอสอนออกมาเลย  เผื่อใครที่สนใจจะได้มาศึกษากันนะครับ

      

นอกจากดูวีดีโอแล้วก็มีโมเดลให้ลองทำตามกันด้วย  ถ้าใครใช้ SolidWorks 2015 ก็สามารถเปิดไฟล์ที่มีการตั้งค่าตามวีดีโอได้เลย  แต่ถ้าใครใช้ Version ต่ำกว่านี้ก็สามารถเปิดได้จากไฟล์ parasolid นะครับ(แต่ไฟล์กลางจะไม่มีการตั้งค่า Simulation ให้  ก็ลองทำตามวีดีโอดูละกันนะครับ)

Download File SW 2015

Download File parasolid

เพิ่มความเร็วในการวิเคราะห์ด้วยคำสั่ง Symmetry

งานวิเคราะห์บางงานจะมีความสมมาตรทั้งด้านของรูปร่าง  และแรงกระทำ  ทำให้เราสามารถลดรูปการวิเคราะห์ลงได้  โดยแทนที่จะวิเคราะห์ชิ้นงานทั้งชิ้น  ก็ตัดชิ้นงานให้เหลือ 1/2, 1/4, หรือเพียงเสี้ยวหนึ่ง(สำหรับชิ้นงานที่เป็นวงกลมหรือทรงกระบอก)  แล้วให้ฟังชั้่นในโปรแกรม SolidWorks Simulation เข้ามาช่วย  ในบทความนี้เราจะมาดูกันว่าคำสั่ง Symmetry ในโปรแกรม SolidWorks มีวิธีการใช้งานอย่างไร  แล้วสามารถใช้งานได้กับกรณีไหนบ้าง

คำสั่ง Symmetry ใน SolidWorks Simulation จะมี 2 แบบคือ

1. Symmetry ใช้ในกรณีที่ชิ้นงานสามารถแบ่งเป็น 1/2 หรือ 1/4 ได้
2. Cyclic Symmetry  ใช้สำหรับชิ้นงานที่มีความสมมาตรตามเส้นรอบวง หรือแรงกระทำมีทิศทางตามเส้นรอบวง

ในการใช้งานเราต้องพิจารณาทั้ง 3 เรื่องต่อไปนี้  ว่ามีความสมมาตรหรือไม่
1. ชิ้นงาน
2. จุดจับยึด
3. แรงกระทำ

ตัวอย่างการทำ Symmetry ชิ้นงาน

รูปร่างชิ้นงานและแรงมีความสมมาตร  ตัดชิ้นงานเหลือ 1/4 และใช้คำสั่ง Symmetry

แรงกระทำไปทางด้านเดียว  ดังนั้นจึงตัดชิ้นงานได้มากที่สุดคือ 1/2 และใช้คำสั่ง Symmetry

แรงกระทำตามแนวเส้นรอบวง  ต้องใช้คำสั่ง Cyclic Symmetry  จากนั้นจึงตัดชิ้นงานเหลือเสี้ยวหนึ่ง  โดยสามารถตัดชิ้นงานเล็กเท่าไรก็ได้  โดยที่องศาที่ตัดถ้านำไปหาร 360 แล้วได้จำนวนเต็ม เช่น ในรูปตัดชิ้นงานมา 30 องศา  นำไปหาร 360 จะได้  12  เป็นเลขจำนวนเต็มก็สามารถใช้ได้  หรือจะตัดมุม 4.5 องศา  เมื่อนำไปหารด้วย 360 จะได้ 80  ก็สามารถทำได้  แต่ไม่ควรตัดชิ้นงานจนบางมากเกินไปเพราะจะทำ Mesh ได้ยาก

ความสามารถของ SolidWorks Version 2013 ขึ้นไป

ใน SolidWorks Simulation ตั้งแต่ Version 2013 ได้เพิ่มความสามารถในส่วนการแสดงผลของชิ้นงานที่ทำ Symmetry โดยเราสามารถแสดงผลลัพธ์ชิ้นงานแบบเต็มๆได้  แม้ว่าจะวิเคราะห์ชิ้นงานเพียงแค่ครึ่งเดียวก็ตาม