SolidWorks Simulation วิเคราะห์งานขนาดใหญ่หรือเล็กที่สุดได้เท่าไร

การวิเคราะห์งานขนาดใหญ่หรือเล็กมากๆนั้น  มีสิ่งที่ต้องคำนึง 2 ประเด็นคือ

1. สามารถเขียน CAD ขนาดใหญ่และเล็กที่สุดได้เท่าไร

     สำหรับคำตอบนี้ต้องแยกเป็น Part และ Assembly คือ

       - Part ใน SolidWorks สามารถสร้างได้ใหญ่ที่สุดคือขนาด 1 ลูกบาศก์กิโลเมตร  หมายความว่าชิ้นงานจะกว้าง  ยาว  และสูงได้มากที่สุดคือ 1 กิโลเมตร  ส่วนขนาดเล็กที่สุดคือ 1*10^(-7) เมตร  หรือขนาด 0.1 ไมโครเมตร

       - Assembly ขนาดใหญ่ที่สุดคือ 100 กิโลเมตร

2. สามารถสร้าง Mesh ได้ใหญ่หรือเล็กแค่ไหน

     เรื่อง Mesh อย่างไรก็ต้องกำหนดให้ขนาดเล็กกว่าชิ้นงานอยู่แล้ว  ดังนั้นเรื่องขนาด Mesh ใหญ่ที่สุดคงไม่ได้พูดถึง  แต่ขนาด Mesh เล็กที่สุดที่ทำได้คือ 1*10^(-8) เมตร  หรือขนาด 0.01 ไมโครเมตร

          นอกจากเรื่องขนาดชิ้นงานและขนาดของ Mesh แล้ว  อีกคำถามหนึ่งที่มีถามเข้ามาอยู่เรื่อยๆ คือ แล้วโปรแกรม Simulation สามารถวิเคราะห์งานได้ใหญ่แค่ไหน (ถ้าสามารถวาดชิ้นงานได้แล้ว)  คำตอบคือ จะขนาดใหญ่เท่าไรก็ได้ไม่มีจำกัด  แต่ขึ้นอยู่กับ RAM ของคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานว่าจะเพียงพอต่อการสร้าง Mesh หรือไม่

การซ่อนแกน Coordinate System และ Domain ใน Flow Simulation

เมื่อวิเคราะห์งาน Flow Simulation จะเห็นกล่อง Domain สีเทาที่ครอบชิ้นงานและแกน Coordinate System สีเขียวเพื่อบอกแกนอ้างอิงสำหรับงานวิเคราะห์ Flow Simulation ปรากฎออกมา  แต่เวลาที่ต้องการบันทึกภาพหรือทำ Animation ทั้งกล่อง Domain และแกน Coordinate System อาจจะส่วนเกินที่เราต้องการเอาออก  เพื่อให้ได้ภาพหรือวีดีโอที่สวยงามเวลาต้องทำการนำเสนองาน  ดังนั้นในบทความนี้จะขอกล่าววิธีในการซ่อนสัญลักษณ์ทั้ง 2 อย่าง ซึ่งมีวิธีดังต่อไปนี้

การซ่อนกล่อง Domain

• ใน Flow Simulation Study Tree คลิกขวาที่ Computation Domain >> เลือก Hide

การซ่อนแกน Coordinate System

• ใน Flow Simulation Study Tree คลิกขวาที่ชื่อ Project >> เลือก Hide Global Coordinate System

การใช้งาน Cyclic Symmetry

ในบทความ "เพิ่มความเร็วในการวิเคราะห์ด้วยคำสั่ง Symmetry" ได้พูดถึงเทคนิคการวิเคราะห์ชิ้นงานที่มีความสมมาตรกัน  โดยในโปรแกรม SolidWorks Simulation สามารถวิเคราะห์งาน Symmetry ได้ 2 รูปแบบคือ Symmetry แบบ1/2หรือ1/4  และอีกแบบคือ Cyclic Symmetry ซึ่งในบทความนี้จะขอกล่าวถึง Cyclic Symmetry ว่าจะใช้ในกรณีใด  และมีวิธีการใช้งานอย่างไร

สำหรับ Cyclic Symmetry จะใช้สำหรับงานที่มีรูปแบบ(Pattern) ซ้ำๆรอบแกนกลาง เช่น ใบพัด  กังหัน  มอเตอร์ ฯลฯ ซึ่งงานลักษณะนี้จะสามารถวิเคราะห์เพียงเสี้ยวหนึ่งแล้วใช้คำสั่ง Cyclic Symmetry เพื่อวิเคราะห์เสมือนว่าเราได้คำนวณชิ้นงานทั้งชิ้นจริงๆ

การใช้งาน Cyclic Symmetry จะต้องเตรียมชิ้นงานให้เป็นเสี้ยว  โดยที่
- เสี้ยวชิ้นงานนั้น  ถ้านำมาทำ Pattern จะต้องเป็นจำนวนชิ้นงานเต็มๆ (ชิ้นงานไม่ทับซ้อนหรือไม่ห่างกัน)
- รอยตัดไม่จำเป็นต้องเป็นระนาบ  จะตัดเป็นมุมหรือส่วนโค้งก็ได้  แต่ถ้านำมาทำ Pattern แล้วจะต้องพอดีกันเหมือนกับข้อแรก
- สร้าง Axis เพื่อเป็นแกนกลางของชิ้นงานที่ต้องการทำ Cyclic Symmetry

วิธีการใช้งาน
- คลิกขวาที่ Fixture >> เลือก Advance Fixture

- เลือก Cyclic Symmetry
- เลือกผิวที่ถูกตัดแต่ละข้าง  โดยข้างหนึ่งให้ใส่ที่กล่อง 1  และอีกข้างใส่ที่กล่อง 2
- เลือกแกนกลาง >> เลือก OK

เมื่อวิเคราะห์ผลลัพธ์เสร็จแล้ว  และต้องการแสดงผลลัพธ์เป็นชิ้นงานตัวเต็ม  สามารถทำได้ดังต่อไปนี้
- คลิกขวาที่ผลลัพธ์ที่ต้องการแสดง  สำหรับตัวอย่างในภาพจะคลิกขวาที่ Displacement >> เลือก Edit Definition

- ในหัวข้อ Advance >> ติ๊กถูกที่ Display symmetric result
- เลือก OK

ด้วยวิธีข้างต้นจะทำให้การวิเคราะห์งานของเราเร็วมากขึ้นและยังสามารถแสดงผลลัพธ์แบบชิ้นงานเต็มเพื่อให้นำเสนอได้ง่ายด้วย

**ที่มาของไฟล์งานตัวอย่าง : https://grabcad.com/library/compliant-iris-1**

สำหรับคนที่สนใจศึกษาวิธีการใช้โปรแกรม SolidWorks Simulation ตั้งแต่พื้นฐานจนถึงระดับสูงสามารถซื้อแผ่นสอน SolidWorks Simulation ไปเรียนรู้ด้วยตัวเองได้  ซึ่งแผ่นสอนที่ทาง Simulation Advise จัดจำหน่ายมีอยู่หลากหลายเพื่อให้ผู้เรียนสามารถเลือกเรียนเรื่องที่สนใจได้

รับปรึกษา  สอน  วิเคราะห์งานด้วยโปรแกรม SolidWorks Simulation

คุณพลวัฒน์ (บอล)

Tel. 087-489-7265

Line ID : ballastro

E-mail : sim.adviser@gmail.com
FB : Simulation Adviser

การแสดงภาพชิ้นงานที่ไม่ได้วิเคราะห์ (Exclude from Analysis)

ในการวิเคราะห์งาน Simulation สิ่งที่เราพยายามทำเป็นอันดับแรกคือลดชิ้นงานที่ไม่จำเป็นต้องวิเคราะห์ออก  เพราะจะทำให้ลดจำนวนก้อน Mesh ที่ต้องวิเคราะห์ลงและทำให้คำนวณผลลัพธ์ได้เร็วขึ้น  แต่ก็ีหลายๆครั้งที่พอทำเช่นนี้แล้ว  เวลานำผลลัพธ์ไปนำเสนอกลับทำให้ผู้รับฟังไม่ค่อยเข้าใจว่าชิ้นงานนี้คือชิ้นงานอะไร,  อยู่ตรงส่วนไหนของงานประกอบ,  แล้วทำไมเราถึงต้องใส่แรงหรือใส่จุดจับยึดแบบนั้น เป็นต้น  ดังนั้นในบทความนี้จะพูดถึงเทคนิกการแสดงชิ้นงานที่ไม่ได้วิเคราะห์พร้อมๆกับแสดงเฉดสีบนชิ้นงานที่วิเคราะห์ไปพร้อมกัน

วิธีแสดงชิ้นงานที่ไม่ได้วิเคราะห์พร้อมผลลัพธ์ Simulation มี 2 วิธี

1. วิธี Show Exclude Body

           ปกติแล้วชิ้นงานที่เลือก Exclude from Analysis จะถูกซ่อนในหน้าต่าง Simulation แต่เมื่อกลับไปที่หน้าต่างเขียน CAD ชิ้นงานที่ถูกซ่อนจะกลับมาเหมือนเดิม  ดังนั้นการจะให้ชิ้นงานที่ถูก Exclude แสดงออกมาจะต้องกำหนดค่าดังต่อไปนี้
- ไปที่เมนู Simulation >> Options

- เอาติ๊กถูกออกที่ Hide excluded bodies and show study material appearances >> เลือก OK  การทำขั้นตอนนี้จะทำให้ชิ้นงานที่เลือก Exclude body ออกไปยังแสดงภาพของชิ้นงานในหน้าต่าง Simulation อยู่

- จากนั้นไปคลิกขวาที่ผลลัพธ์ที่ต้องการแสดงชิ้นงานที่ Exclude ออกไป เช่น คลิกขวาที่ Stress >> เลือก Setting

- ติ๊กถูกที่ Show excluded bodies จะทำให้ชิ้นงานที่ไม่ได้วิเคราะห์ถูกแสดงขึ้นมา  นอกจากนี้เราสามารถเลือกสีของชิ้นงานที่ Exclude ออกไป  และปรับความโปร่งใสของชิ้นงานได้

2. วิธีแสดง Simulation Display (ใช้ได้ใน SolidWorks Simulation 2017 ขึ้นไป)

          ใน SolidWorks เวอร์ชั่น 2017 ได้เพิ่มฟังชั่นใหม่ที่สามารถแสดงสีของงานวิเคราะห์ในหน้าต่างของการเขียน CAD ได้  ทำให้เราสามารถแสดงผลลัพธ์ของ Simulation พร้อมกับแสดง RealView,  Shadow, Ambient  ฯลฯ ได้  ซึ่งทำให้เราสามารถทำภาพเสมือนจริงคู่กับภาพของ Simulation เพื่อใช้ในการนำเสนอหรือการทำการตลาดได้  สำหรับวิธีใช้งานสามารถทำได้ดังต่อไปนี้
- ในแถบเครื่องมือด้านบน Graphic View เลือก View Setting >> เลือก Simulation Display

- เราสามารถเลือกผลลัพธ์ที่ต้องการแสดง  และเลือกปรับค่าการสะท้อนแสงหรือค่าความสว่างได้

          ด้วยเทคนิคข้างต้นจะทำให้การนำเสนอผลลัพธ์เข้าใจได้ง่ายและมีรูปที่สวยมากขึ้น

รับปรึกษา  สอน  วิเคราะห์งานด้วยโปรแกรม SolidWorks Simulation

คุณพลวัฒน์ (บอล)

Tel. 087-489-7265

Line ID : ballastro

E-mail : sim.adviser@gmail.com
FB : Simulation Adviser

การเปลี่ยนตัวเลขบนแถบสีใน SolidWorks Simulation

การแสดงผลลัพธ์ของ SolidWorks Simulation จะเป็นสีบนชิ้นงานและแถบสีเพื่อบอกว่าสีอะไรมีค่าเท่าไรบ้าง  ซึ่งค่าเริ่มต้นของโปรแกรมเวลาแสดงแถบสีจะมีตัวเลขกำกับ  โปรแกรมจะแสดงตัวเลขในรูปแบบเลขคุณ 10 ยกกำลัง  ยกตัวอย่างเช่น เลข 200 จะแสดงเป็น 2e+002  ซึ่งตัว e หมายถึงคุณสิบยกกำลัง  และ+002 คือ เลขยกกำลัง 2

สำหรับคนที่เพิ่งเริ่มใช้งานอาจจะอ่านเลขแบบนี้แล้วไม่เข้าใจ  หรือถึงแม้เราจะอ่านเข้าใจแล้ว  แต่เวลาส่งผลลัพธ์ให้คนอื่นอ่าน  ผู้รับก็อาจจะไม่เข้าใจเช่นกัน  ดังนั้นในบทความนี้จะอธิบายถึงรูปแบบการแสดงตัวเลขแบบต่างๆ และวิธีการเปลี่ยนรูปแบบของตัวเลขที่กำกับบนแถบสี

รูปแบบการแสดงตัวเลขบนแถบสี  มีทั้งหมด 3 แบบคือ

1. Scientific คือ การแสดงผลในรูปแบบคูณสิบยกกำลัง  เป็นค่าเริ่มต้นที่โปรแกรมจะใช้ในการแสดงผลลัพธ์
2. Floating คือ การแสดงผลในรูปแบบจำนวนเต็ม  โดยสามารถกำหนดจำนวนทศนิยมได้
3. General คือ การแสดงผลในรูปแบบจำนวนเต็ม  โดยสามารถกำหนดจำนวนตัวเลขในการแสดงผลได้ 

วิธีการเปลี่ยนหน่วยและการแสดงผล  แบ่งเป็น 2 แบบ คือ

1. เปลี่ยนแปลงตัวเลขเฉพาะแถบสีที่ต้องการ
เนื่องจากผลลัพธ์ของ Simulation มีหลายค่า  ถ้าเราต้องการแสดงผลลัพธ์ Stress แบบ Floating และต้องการแสดงผลลัพธ์ Displacement แบบ Scientific ก็สามารถทำได้โดย

      - คลิกขวาที่ผลลัพธ์ที่ต้องการปรับเปลี่ยนวิธีแสดงตัวเลข >> เลือก Chart Option

      - เลือกรูปแบบการแสดงตัวเลขที่ต้องการ

      - เลือก OK

2. เปลี่ยนหน่วยแบบถาวร 
เมื่อเปลี่ยนหน่วยด้วยวิธีนี้จะทำให้เวลาสร้าง Study ใหม่  หรือเลือกแสดงผลลัพธ์ใหม่  โปรแกรมจะใช้รูปแบบการแสดงตัวเลขที่เลือกไว้เป็นค่าเริ่มต้น  สามารถตั้งค่าได้โดย
     - ในเมนู Simulation >> เลือก Option

     - เลือกแถบ Default Options >> เลือกหัวข้อ Chart Option

สำหรับคนที่สนใจศึกษาวิธีการใช้โปรแกรม SolidWorks Simulation ตั้งแต่พื้นฐานจนถึงระดับสูงสามารถซื้อแผ่นสอน SolidWorks Simulation ไปเรียนรู้ด้วยตัวเองได้  ซึ่งแผ่นสอนที่ทาง Simulation Advise จัดจำหน่ายมีอยู่หลากหลายเพื่อให้ผู้เรียนสามารถเลือกเรียนเรื่องที่สนใจได้

รับปรึกษา  สอน  วิเคราะห์งานด้วยโปรแกรม SolidWorks Simulation

คุณพลวัฒน์ (บอล)

Tel. 087-489-7265

Line ID : ballastro

E-mail : sim.adviser@gmail.com
FB : Simulation Adviser

การวิเคราะห์งานแบบ Dynamic

การวิเคราะห์ชิ้นงานส่วนใหญ่ที่ทำกันจะเป็นการวิเคราะห์แบบ Static ซึ่งหมายถึงการหาผลลัพธ์สุดท้ายหลังจากที่ชิ้นงานทุกชิ้นอยู่ในสภาวะคงที่แล้ว  ซึ่งผลลัพธ์จะมีเพียงคำตอบเดียวเท่านั้น  แต่การวิเคราะห์แบบ Dynamic คือการวิเคราะห์หาผลลัพธ์ในสภาวะไม่คงที่  ซึ่งผลลัพธ์จะมีหลายคำตอบขึ้นอยู่กับว่าดูผลลัพธ์ในช่วงเวลาไหนอยู่

ยกตัวอย่างเช่น มีก้อนน้ำหนักตกลงมาบนคานเหล็ก  ทำให้คานเหล็กโยกขึ้นลงจากแรงกระแทกของก้อนน้ำหนัก  การวิเคราะห์หาระยะที่คานโยกไปมาหรือระยะเวลาที่คานจะหยุดสั่นคือการวิเคราะห์แบบ Dynamic  แต่เมื่อคานโยกไปซักพักหนึ่งก็จะหยุดสั่นและคานก็จะงออยู่นิ่งๆ  การวิเคราะห์หาระยะที่คานงอตอนอยู่นิ่งๆคือการวิเคราะห์แบบ Static

ในโปรแกรม SolidWorks Simulation สามารถวิเคราะห์ได้ทั้ง 2 แบบ  โดยที่การกำหนดค่าเองก็สามารถ Copy ข้ามระหว่าง Study ได้  สำหรับวิธีการใช้งานฟังชั่น Dynamic สามารถศึกษาได้จากวีดีโอต่อไปนี้

เปรียบเทียบผลลัพธ์จากการคำนวณมือกับ Flow Simulation

     หลายๆ คนที่เริ่มใช้งานโปรแกรม Simulation มักจะสงสัยว่าผลลัพธ์ที่ได้จากการใช้โปรแกรมจะถูกต้องหรือไม่  วิธีการที่ดีที่สุดที่จะตอบคำถามนี้ได้ คือ ให้เทียบผลการวิเคราะห์กับการทดลองจริง  โดยอาจจะนำงานที่ใกล้เคียงกับงานที่เราต้องการวิเคราะห์ซึ่งผ่านการทดสอบจริงมาแล้ว  มาวิเคราะห์ด้วยโปรแกรมเพื่อหาว่าการกำหนดค่าแบบใดจะทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงความเป็นจริงที่สุด  จากนั้นพอมาวิเคราะห์งานที่เราต้องการจริงๆ ก็จะมั่นใจได้ว่าผลการวิเคราะห์ที่ได้นั้นมีความน่าเชื่อถือในระดับหนึ่ง

     ในบทความนี้จะเปรียบเทียบผลลัพธ์จากการคำนวณด้วยสูตรคำนวณ (ซึ่งสูตรที่เราใช้คำนวณมือกันอยู่ล้วนผ่านการพิสูจน์แล้วว่าใช้งานได้จริง) กับการวิเคราะห์ด้วยโปรแกรม Flow Simulation โดยใช้ตัวอย่างงาน Manometer ที่ใช้สำหรับวัดความดันหรือความเร็วของของไหลด้วยการดูความแตกต่างของระดับน้ำในท่อ

ผลลัพธ์จากการคำนวณด้วยสูตร

มีขั้นตอนการคำนวณดังนี้

- หาความเร็วในท่อเล็ก(V2) จากข้อกำหนดที่ว่าของไหลไม่มีการอัดตัว  ดังนั้นอัตราการไหลในท่อใหญ่และท่อเล็กจะต้องเท่ากัน

- จากสมการของแบร์นูลลี่จะบอกได้ว่าความแตกต่างของแรงดันสถิตย์ (Static Pressure) ที่ตำแหน่ง 1 และ 2 จะมีค่าเท่ากับความดันที่ทำให้เกิดความแตกต่างของระดับน้ำ

ผลลัพธ์จาก Flow Simulation

     จะเห็นว่าผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณด้วยสูตรกับ Flow Simulation ไม่ได้ตรงกัน 100%  เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความเรียบของผิวท่อ (สูตรคำนวณคิดว่าท่อเรียบลื่น  แต่ในความเป็นจริงหรือในโปรแกรมจะมองว่าผิวท่อทำให้ Flow ไหลช้าลง  ส่วนตรงกลางท่อจะไหลเร็วขึ้นเพื่อรักษาอัตราการไหล), ผลการทบจากโมเดล (ในโมเดลจริงมีท่อ Manometer ต่ออยู่กับท่อหลัก  ทำให้ความเร็วอากาศมีการสะดุดเมื่อผ่านรูท่อ Manometer) เป็นต้น  ดังนั้นจะเห็นว่าการใช้โปรแกรมช่วยจะทำให้ได้ผลลัพธ์ที่เกิดจากปัจจัยเล็กๆน้อยๆที่การคำนวณด้วยสูตรมองข้ามไปด้วย  

     ในความเป็นจริงเองเราก็จะเจอกับผลลัพธ์จากการทดลองและการวิเคราะห์ด้วยโปรแกรมไม่ตรงกันเช่นกัน  เพราะมีปัจจัยต่างๆ ที่เราควบคุมได้ยากหรือควบคุมไม่ได้ (ถึงจะไม่เทียบกับโปรแกรม Simulation  แค่ทดลองหลายรอบหรือทดลองโมเดลเดียวกันแต่คนละชิ้น  ก็มักจะได้ผลการทดลองมีค่าไม่เท่ากัน  ทำให้เราต้องมีการทดลองหลายครั้งแล้วหาค่าเฉลี่ย) แต่อย่างน้อยผลลัพธ์ที่ได้ก็มีค่าใกล้เคียงความจริง  อย่างเช่นงานนี้ที่ผลลัพธ์จาก Simulation มีความคลาดเคลื่อนจากผลการคำนวณมือประมาณ 4% (คำนวณจาก (70.31-67.58)/67.58)

วิธีการใช้ Flow Simulation วิเคราะห์ Manometer

รับปรึกษา  สอน  วิเคราะห์งานด้วยโปรแกรม SolidWorks Simulation

คุณพลวัฒน์ (บอล)

Tel. 087-489-7265

Line ID : ballastro

E-mail : sim.adviser@gmail.com
FB : Simulation Adviser