ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์คืออะไร ?

ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (Finite Element Analysis, FEA) คือ การใช้คอมพิวเตอร์ เพื่อช่วยในการแก้ปัญหาทางวิศวกรรม เช่นปัญหาทางโครงสร้าง และการกระจายตัวของความร้อนภายในวัสดุ เป็นต้น โดยเริ่มจากการจำลองรูปร่างของปัญหาแล้วทำการแบ่งรูปร่างออกเป็น element เล็กๆ เพื่อลดความซับซ้อนและเพื่อความสะดวกในการแก้ปัญหา ทำการกำหนดสมบัติของวัสดุและสภาพการใช้งานจริง (boundary conditions) และทำการแก้ปัญหาโดยใช้สมการทางคณิตศาสตร์

FEA จะช่วยอะไรท่านได้บ้าง ?

• ทำให้ทราบข้อมูลต่างๆ ของผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะการใช้งานจริงโดยไม่ต้องทำการทดสอบ เช่น ความสามารถในการทนต่อแรงที่มากระทำการเสียรูปร่างขณะใช้งานและ อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ เป็นต้น
• สามารถใช้ FEA ทำการวิเคราะห์เพื่อปรับปรุงผลิตภัณฑ์ให้มีคุณภาพดีขึ้น เช่น การวิเคราะห์เพื่อหาความหนาที่เหมาะสมที่ทำให้ผลิตภัณฑ์มีความแข็งแรงตามต้องการ หรือการใช้ FEA วิเคราะห์ถึงผลของการปรับเปลี่ยนรูปร่างรวมถึงสูตรยางที่มีผลต่อสมบัติของผลิตภัณฑ์
• สามารถออกแบบผลิตภัณฑ์ใหม่ๆได้รวดเร็ว เนื่องจากการจำลองแบบของผลิตภัณฑ์บนระบบคอมพิวเตอร์ ทำให้สามารถปรับปรุงแก้ไขและทำการทดสอบจนแน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้มีสมบัติตามที่ต้องการก่อนจะนำไปผลิตจริง ซึ่งจะช่วยลดระยะเวลาในการออกแบบ ลดปริมาณการทดสอบจริง และลดปริมาณของเสียที่อาจจะเกิดขึ้นได้

ตัวอย่างการวิเคราะห์และออกแบบผลิตภัณฑ์ยางโดย FEA

• ยางรองคอสะพาน
  จากการวิเคราะห์ด้วย FEA พบว่าการใช้แผ่นเหล็กแบบตัดขอบแทนแผ่นเหล็กแบบไม่ตัดขอบเพื่อการเสริมแรงในการทำยางรองคอสะพานไม่สามารถเพิ่มความแข็งแรงของยางรองคอสะพานได้ เนื่องจากค่าความเค้นของบริเวณที่สนใจที่วิเคราะห์ได้ไม่มีการเปลี่ยนแปลง (พื้นที่ในกรอบสี่เหลี่ยมให้สีเดียวกัน)

• ยางกันกระแทกท่าเรือ
  พบว่าการเปลี่ยนรูปร่างของยางกันกระแทกท่าเรือจากรูปตัววี (V-shape) ไปเป็นรูปตัวโอ (O-shape) ช่วยให้ผลิตภัณฑ์มีความแข็งแรงมากขึ้น เนื่องจากผลการวิเคราะห์ด้วย FEA พบว่ายางกันกระแทกท่าเรือรูปตัวโอมีีการกระจายตัวของแรงที่มากระทำดีกว่า (บริเวณที่มีสีแดงลดลงเมื่อเทียบกับกรณีของยางกันกระแทกท่าเรือรูปตัววี)