หลายท่านคงสงสัย ว่าทำไมต้องคำนวณแบบ Dynamic Analysis ให้ยุ่งยาก ซับซ้อนไปเพื่ออะไร
+พิจารณาระบบสปริง ตามรูป
+ถ้าใช้ Static Analysis จะได้
F= kδ…..
+ถ้าใช้ Dynamic Analysis จะได้
F= kδ+ma+cv …..
-จะเห็นว่า ส่วนของ Dynamic Analysis จะมีแรงของ damping และ Inertia เพิ่มเข้ามา หรือพูดง่ายๆ ก็คือ Static Analysis คือส่วนหนึ่งของ Dynamic Analysis หรือ Dynamic Analysis ตรงกับพฤติกรรมของระบบจริงอย่างมาก เมื่อตรง..ความแม่นยำย่อมสูงกว่ามาก..เช่นกัน
พิจารณาอายุการใช้งานของชิ้นส่วน หรือโครงสร้าง จากความล้า (Fatigue Analysis)
จากรูป
เมื่อมีแรงมากระทำต่อชิ้นส่วน หรือโครงสร้าง ช่วงต้นแรงจะไม่คงที่ ต้องใช้เวลาชั่วครู่ถึงคงที่ และสภาวะแบบนี้จะเกิดซ้ำไปเรื่อยๆ เรียกรูปแบบนี้ว่า Transient response ซึ่งจะทำให้ชิ้นส่วน หรือโครงสร้าง เสียหายจากความล้าเป็นสำคัญ
+ถ้าคุณคำนวณด้วย Static Analysis โดยใช้แค่ safety factor คือ พัง …ยังไงก็พัง ไม่ว่าคุณจะใช้ชิ้นส่วนหนาขึ้น ใหญ่ขึ้นแค่ไหนก็ตาม ก็พังเพราะความล้าอยู่ดี (จะพังช้าหรือพังเร็ว ขึ้นอยูกับโชคชะตา)… และเมื่อใช้ขิ้นส่วนใหญ่ที่มีน้ำหนักมาก จะทำให้ระบบมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น รวมถึงไม่สามารถทำ cycle time ได้ตามต้องการ…จบ…ไปต่อไม่ได้..
+ถ้าคุณคำนวณด้วย Static Fatigue Analysis แบบนี้คือดีกว่าแบบใช้ safety factor มาก แต่ยังไม่เพียงพอ เพราะอะไร…คำตอบอยู่ที่ระบบสปริงข้างต้น ใช้วิธีนี้จะไม่สามารถคำนวนอายุของ ชิ้นส่วน หรือโครงสร้างได้อย่างถูกต้องแม่นยำ มีความคลาดเคลื่อนสูงเกินไป (มากน้อยขึ้นอยูกับปัจจัยอื่นด้วย)
+ถ้าคุณคำนวณด้วย Transient Fatigue Analysis ..คือจบ ….สามารถคำนวณอายุของชิ้นส่วน หรือโครงสร้างได้อย่างถูกต้องแม่นยำที่สุด
พิจารณาการสั่นสะเทือนของชิ้นส่วน หรือโครงสร้าง (vibration analysis)
+ถ้าคุณคำนวณด้วย Static Analysis ….ไม่สามารถทำได้
+ถ้าคุณคำนวณด้วย Dynamic Analysis ทั้งส่วน
-Natural frequency
-Frequency response
-Transient response
สิ่งที่คุณได้คือ คุณจะเข้าใจพฤติกรรมของระบบ และความถึ่ทั้งหมดที่เกิดขึ้นในระบบ ซึ่งจะนำไปใช้ออกแบบเพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนต่อไปได้
-การออกแบบเพื่อป้องกัน resonance
-เมื่อระบบเกิด resonance ระบบจะเกิดความเสียหายอย่างรุนแรงจนวิบัติ
-การออกแบบเพื่อป้องกัน beat
-เมื่อระบบเกิด beat ระบบจะเกิดการสั่นสะเทือน หรือเสียง หรือทั้งสองอย่าง ที่ไม่พึงประสงค์ซึ่งอาจเกิดความไม่มั่นใจกับผู้ใช้งานได้
อธิบายให้ง่ายๆ
+ถ้าคุณเป็นผู้ผลิต
-หุ่นยนต์ (ทุกชนิดที่มี cycle time สูง)
-เครื่องจักรอัตโนมัติ (ทุกชนิดที่มี cycle time สูง)
-โครงสร้างรางที่รองรับหุ่นยนต์แขนกล ที่มีความเร็วกว่า 1.0 m/s ความสูงรางจากพื้นเกิน 1.0 m ขึ้นไป (ประมาณ)
-ชิ้นส่วนรถยนต์ จักรยานยนต์ และจักรยาน ทุกชนิด
-อากาศยาน และโดรน
-อื่นๆ ที่มีผลต่อชีวิต และทรัพย์สิน
+คุณต้องการให้ผลงานที่คุณผลิต มีความปลอดภัยต่อชีวิต และทรัพย์สิน โดยสามารถประเมินอายุใช้งานได้อย่างแม่นยำ
+ถ้าต้องการแบบนี้แนะนำ Dynamic Analysis
ข้อสังเกต Dynamic Analysis
การคำนวณด้วย Dynamic Analysis นั้นเป็นการคำนวณที่ถูกต้องแม่นยำมาก แต่ก็มีข้อสังเกตที่ควรเข้าใจก่อน
+ต้นทุนการคำนวณสูง
-โมดูลของโปรแกรม FEA นั้นต้องจ่ายเพิ่ม และมีราคาสูง
-ค่าแรงของวิศกรสูง วิศวกรที่สามารถคำนวณ Dynamic Analysis ได้นั้น ต้องมีความเข้าใจในทฤษฎีในส่วนที่เกี่ยวข้อง อย่างลึกซึ่ง และต้องมีประสบการณ์สร้างงานจริงมาพอสมควร ไม่งั้นไม่มีทางเข้าใจถึงพฤติกรรมทาง Dynamics อย่างดีแน่
-ใช้ระยะเวลานานกว่า
ยกตัวอย่าง คำนวณโครงสร้างของหุ่นยนต์ จะต้องคำนวณด้วย solution อย่างน้อย 6 solution ประกอบด้วย
-Linear Static Analysis
-Real Eigenvalue Analysis
-Direct Transient Response Analysis
-Modal Transient Response Analysis
-Static Fatigue Analysis
-Transient Fatigue Analysis
**มากน้อยนั้นขึ้นอยู่กับความต้องการที่กำหนด (ข้อมูลจากผู้ว่าจ้าง และความจำเป็นทางวิศวกรรมที่สำคัญ) และ cycle time เป็นต้น
สรุป
+งานไหนที่มีความจำเป็นต้องใช้การคำนวณด้วย Dynamic Analysis ก็ต้องใช้ เพราะจำเป็น โดยเฉพาะงานที่มีผลต่อชีวิต และทรัพย์สิน
+งานไหนที่มีความจำเป็นต้องใช้การคำนวณด้วย Dynamic Analysis แต่อาจไม่ได้มีความเสี่ยงต่อชีวิต และทรัพย์สิน แต่อย่างใด อาจใช้การคำนวณด้วย
-Linear Static Analysis
-Real Eigenvalue Analysis
-Static Fatigue Analysis
ก็เพียงพอเพื่อลดค่าใช้จ่าย และเวลา
สนใจสอบถาม หรือ ปรึกษาเบิ้องต้นได้ฟรี