การจำลองแบบไม่ต้องทำ Mesh กับ FEA แบบเดิม: SimSolid เหมาะกับงานไหน

คอขวดมักอยู่ที่การเตรียมโมเดล

ในงาน finite element แบบเดิม ขั้นตอนคำนวณแทบไม่เคยช้าที่สุด วิศวกรใช้เวลาส่วนใหญ่ไปกับการเตรียมโมเดล ทั้งทำความสะอาดรูปทรง CAD ลบรูเล็กและ fillet แบ่งชิ้นงานให้ทำ Mesh ได้ สร้างและตรวจ Mesh แล้วต้องทำซ้ำเกือบทั้งหมดทุกครั้งที่แบบเปลี่ยน

ถ้าเป็นชิ้นงานเดียวยังพอจัดการได้ แต่ assembly หลายร้อยชิ้นที่มี bolt รอยเชื่อม และการสัมผัส อาจใช้เวลาหลายวันกว่าจะได้ผลแรก ซึ่งถึงตอนนั้นแบบก็มักเปลี่ยนไปแล้ว

SimSolid เลี่ยงการทำ Mesh อย่างไร

SimSolid คำนวณบนรูปทรง CAD โดยตรง โดยต่อยอดวิธี finite element ด้วยสิ่งที่ผู้พัฒนาเรียกว่า external approximations ซึ่งผูก degrees of freedom กับปริมาตรและพื้นผิวของชิ้นงาน แทน node ของ Mesh และคำนวณหลายรอบพร้อมประเมินความคลาดเคลื่อนเพื่อปรับผลให้ละเอียดขึ้นโดยอัตโนมัติ

• รูเล็ก fillet และ boss คงไว้ในโมเดลได้
• CAD ที่มีช่องว่างหรือส่วนซ้อนเล็กน้อยระหว่างชิ้นก็ยังวิเคราะห์ได้
• Assembly หลายร้อยถึงหลายพันชิ้นรันได้บนโน้ตบุ๊กหรือ PC ทั่วไป
• ได้ผลในไม่กี่วินาทีถึงไม่กี่นาที

สิ่งที่เปลี่ยนไปในการทำงานจริง

เมื่อรันได้เร็วและไม่ต้องใช้ทักษะทำ Mesh งานวิเคราะห์จึงขยับมาทำได้ตั้งแต่ช่วงต้นของการออกแบบ และทำได้หลายคนขึ้น ที่ Modulift ผู้ผลิตอุปกรณ์ยกในสหราชอาณาจักร เวลาออกแบบในโครงการพัฒนาผลิตภัณฑ์ลดจาก 600 เหลือ 200 ชั่วโมง และงานวิเคราะห์ย้ายจากผู้เชี่ยวชาญหนึ่งถึงสองคนไปสู่ทีมเจ็ดคน ดู กรณีศึกษา Modulift

งานที่ FEA แบบเดิมยังเหมาะกว่า

เครื่องมือแบบไม่ต้องทำ Mesh ไม่ได้แทนทุกการวิเคราะห์ เครื่องมือแบบใช้ Mesh ใน HyperWorks ยังเหมาะกว่าสำหรับ:

• การชน แรงกระแทก และการตก ที่มีการเสียรูปมากในเวลาสั้นมาก (Radioss)
• งานที่ต้องควบคุม Mesh เองเต็มที่ ณ จุดวิกฤตที่รู้ตำแหน่ง
• กระบวนการผลิต เช่น การขึ้นรูปโลหะแผ่น งานหล่อ หรืองานฉีดพลาสติก
• งานที่ลูกค้าหรือมาตรฐานกำหนด solver และรูปแบบโมเดลไว้

ใช้ทั้งสองแบบร่วมกัน

แนวทางที่ใช้ได้จริงคือใช้ SimSolid ช่วงที่แบบยังเปลี่ยนอยู่ เพื่อเปรียบเทียบโครงหรือ assembly หลายแบบได้เร็ว แล้วตรวจแบบที่เลือกอย่างละเอียดด้วย HyperMesh และ OptiStruct ซึ่งทั้งหมดอยู่ในกลุ่มผลิตภัณฑ์ Siemens Simcenter เดียวกัน

• ช่วงแนวคิด: ใช้ SimSolid กับทั้ง assembly ทดลองหลายแบบ
• ช่วงยืนยันแบบ: ทำ FEA ละเอียดกับชิ้นงานและ load case ที่สำคัญ
• แก้แบบหลังยืนยัน: ใช้ SimSolid ตรวจผลกระทบอย่างรวดเร็วอีกครั้ง

แหล่งข้อมูล

• Simcenter SimSolid product introduction (Altair Help)
• Simcenter SimSolid (Siemens)
• Modulift case study (Symetri)

เกี่ยวข้อง