การวิเคราะหความแข็งแรงและปรับปรุงโครงสรางของใบมีดเครื่องบดขยะ
STRENGTH ANALYSIS AND STRUCTURE IMPROVEMENT OF WASTE
CRUSHER BLADES
คุปตภัค หาญศักดิ์สิทธิ์
KUPTAPAK HANSAKSIT
อริยธัช คำแสน
ARITAT KHAMSAEN
โครงงานพิเศษเลมนี้เปนสวนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต
สาขาวิชาวิศวกรรมระบบการผลิต
วิทยาลัยนวัตกรรมการผลิตขั้นสูง
สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง
พ.ศ. 2565
การวิเคราะหความแข็งแรงและปรับปรุงโครงสรางของใบมีดเครื่องบดขยะ
STRENGTH ANALYSIS AND STRUCTURE IMPROVEMENT OF WASTE
CRUSHER BLADES
คุปตภัค หาญศักดิ์สิทธิ์
KUPTAPAK HANSAKSIT
อริยธัช คำแสน
ARITAT KHAMSAEN
โครงงานพิเศษเลมนี้เปนสวนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต
สาขาวิชาวิศวกรรมระบบการผลิต
วิทยาลัยนวัตกรรมการผลิตขั้นสูง
สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง
พ.ศ. 2565
STRENGTH ANALYSIS AND STRUCTURE IMPROVEMENT OF WASTE
CRUSHER BLADES
KUPTAPAK HANSAKSIT
ARITAT KHAMSAEN
A SPECIAL PROJECT SUBMITTED IN PARTIAL FULFILLMENT
OF THE REQUIREMENT FOR THE DEGREE OF
BACHELOR OF ENGINEERING IN MANUFACTURING SYSTEM
COLLEGE OF ADVANCED MANUFACTURING INNOVATION
KING MONGKUT’S INSTITUTE OF TECHNOLOGY LADKRABANG
2022
COPYRIGHT 2022
COLLEGE OF ADVANCED MANUFACTURING INNOVATION
KING MONGKUT’S INSTITUTE TECHNOLOGY LADKRABANG
วิทยาลัยนวัตกรรมการผลิตขั้นสูง
สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง
ใบรับรองโครงงานพิเศษ
หัวขอโครงงานพิเศษ
----------------------------------------------
ชื่อนักศึกษา
รหัสนักศึกษา
ปริญญา
สาขาวิชา
พ.ศ.
อาจารยที่ปรึกษาโครงงานพิเศษ
คณะกรรมการสอบ
รองศาสตราจารย ดร.จตุพร ทองศรี
การวิเคราะหความแข็งแรงและปรับปรุงโครงสรางของใบมีด
เครื่องบดขยะ
นายคุปตภัค หาญศักดิ์สิทธิ์
นายอริยธัช คำแสน
61120004, 61120056
วิศวกรรมศาสตรบัณฑิต
วิศวกรรมระบบการผลิต
2565
รองศาสตราจารย ดร.จตุพร ทองศรี
ลายมือชื่อ
รองศาสตราจารย ดร.ชานนท วริสาร
ผูชวยศาสตราจารย ดร.ฉัตรพล วคศิริ
วัน/เดือน/ปทสี่ อบ 6 เมษายน กรกฎาคม 2565
สถานทีส่ อบ ออนไลนทางโปรแกรมไมโครซอฟททีม
วิทยาลัยนวัตกรรมการผลิตขั้นสูงรับรองแลว
(รองศาตราจารย ดร.จตุพร ทองศรี)
อาจารยทปี่ รึกษาโครงงานพิเศษ
6 เมษายน 2565
หัวขอโครงงานพิเศษ
ชื่อนักศึกษา
รหัสนักศึกษา
ปริญญา
สาขาวิชา
พ.ศ.
อาจารยที่ปรึกษา
การวิเคราะหความแข็งแรงและปรับปรุงโครงสรางของใบมีด
เครื่องบดขยะ
นายคุปตภัค หาญศักดิ์สิทธิ์
นายอริยธัช คำแสน
61120004, 61120056
วิศวกรรมศาสตรบัณฑิต
วิศวกรรมระบบการผลิต
2565
รองศาสตราจารย ดร.จตุพร ทองศรี
บทคัดยอ
ในปจจุบันการใชสินคาหรือบรรจุภัณฑจำพวกพลาสติก โฟม แกว กระดาษ โลหะ อลูมิเนียม
เพิ่มขึ้น ทำใหเกิดขยะจากอุตสาหกรรมจำนวนมาก ผลกระทบที่จะตามมามีทั้งความสูญเสียทางดาน
สิ่งแวดลอมกอใหเกิดมลพิษตาง ๆ เครื่องบดขยะเปนเครื่องมือชวยทุนแรงและเปนที่นิยมในหลาย
อุตสาหกรรม ถูกใชในการยอยสลายขยะตางๆหลายประเภท ในการบดขยะความเสียหายจะเกิดขึ้น
บริเวณใบมีดของเครื่อง โดยจะเกิดความเคนสะสมทำใหเกิดการเสียรูปไดงายเมื่อใชเปนระยะเวลานาน
อยางตอเนื่อง ใบมีดเครื่องบดขยะสวนใหญใชเหล็กที่ผานกระบวนการที่ทำใหมีคุณภาพ การเลือกวัสดุที่
นำมาทำใบมีดนั้นมีความสำคัญตอความแข็งแรงและการทนทานของใบมีด เพื่อใหใบมีดไดรับความ
เสียหายและผลกระทบนอยที่สุด เนื่องจากถาใบมีดเสียหายจะทำใหไมสามารถบดขยะไดอยางเต็ม
ประสิทธิภาพ จึงเปนที่มาของโปรเจคนี้สรางขึ้นเพื่อพัฒนาเครื่องยอยขยะโดยการปรับปรุงแกไขใบมีดตัด
ใหมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น โดยการสรางแบบจำลองและทดลองในโปรแกรมแอนซิส (Ansys) การพัฒนาใน
สวนนี้จะสามารถทำใหเครื่องบดขยะทำงานไดอยางมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะชวยยืดอายุการใชงานของใบมีด
อีกทั้งยังสามารถลดเวลาและตนทุนในการซอมบำรุงได
คำสำคัญ : การเสียรูป, ใบมีด, แบบจำลอง, โปรแกรมแอนซีส
I
SPECIAL PROJECT
Student
Student ID
Degree
Program
Year
Advisor
Strength analysis and structure improvement of waste
crusher blades
Mr.Kuptapak Hansaksit
Mr.Aritat Khamsaen
61120004, 61120056
Bachelor of Engineering
Manufacturing System Engineering
2022
Assoc. Prof. Dr. Jatuporn Thongsri
ABSTRACT
At present, the use of products or packaging such as plastic, foam, glass, paper, metal,
and aluminum has sharply emerged, resulting in a lot of industrial waste. The effects also
include environmental losses and pollution. A crusher is a labor-saving tool and is popular
in many industries. A crusher is used to decompose various types of waste. When crushing
garbage causes residual stress, the blades will be directly damaged. It is easy to be
deformed when used for long periods. Most waste crusher blades use steel that has been
in the process of quality control. The choice of blade material is critical to strength and
durability. Accordingly, it is to reduce damage and the impact that may occur. Due to the
damaged blades will not be able to crush waste efficiently. Therefore, this project aimed
to develop the crusher blade by modeling and experimenting in Ansys Program. This
development will enable the waste crusher to work more efficiently. Moreover, it could
help prolong the service life of blades, reducing the time and cost of maintenance.
keywords: Deformation, Blade, Model, Ansys Program
II
กิตติกรรมประกาศ
สำหรับการจัดทำรายงานวิจัยฉบับนี้ สำเร็จลงไดดวยดี อันเนื่องมาจากความกรุณา และไดรับความ
ชวยเหลือในการสนับสนุนจากหลายฝาย ที่ไดใหคำแนะนำ แนวคิด รวมถึงชวยเหลือใหคำปรึกษา อันเปน
ประโยชนตอรายงานฉบับนี้ และขอขอบคุณ รองศาสตราจารย ดร.จตุพร ทองศรี ที่เปนอาจารยที่ปรึกษา
ชวยเหลือใหคำแนะนำและแนวคิด รายงานฉบับนี้จนสำเร็จบรรลุตามเปาหมายใหเปนไปไดดวยดี รวมทั้ง
ใครขอบคุณ บิดา มารดา ที่ใหการสนับสนุนในดานตางๆ จนประสบความสำเร็จ
ทั้งนี้ ขาพเจาหวังเปนอยางยิ่งวา โครงงานที่จัดทำขึ้นมานี้จะเปนประโยชนแกผูที่สนใจ และใคร
ศึกษาเพื่อนำไปประยุกตใช และพัฒนาในดานอื่นๆตอไป หากมีขอผิดพลาดประการใด ขาพเจาขอนอมรับ
และนำไปแกไขปรับปรุงตอไป
คุปตภัค หาญศักดิ์สิทธิ์
อริยธัช คำแสน
III
สารบัญ
หนา
บทคัดยอภาษาไทย ....................................................................................................................................... I
บทคัดยอภาษาอังกฤษ ................................................................................................................................. II
กิตติกรรมประกาศ ...................................................................................................................................... III
สารบัญ ...................................................................................................................................................... IV
สารบัญตาราง ............................................................................................................................................VII
สารบัญรูป .................................................................................................................................................VIII
บทที่ 1 บทนำ..............................................................................................................................................1
1.1 ความเปนมาและความสำคัญ ...................................................................................................1
1.2 วัตถุประสงค ............................................................................................................................1
1.3 ความสำคัญของการวิจัย ..........................................................................................................1
1.4 กรอบแนวคิดในการวิจัย ..........................................................................................................2
1.5 สมมติฐานในการวิจัย ...............................................................................................................2
1.6 ขอบเขตของการวิจัย ................................................................................................................2
1.7 กำหนดการและระยะเวลาในการวิจัย ......................................................................................2
บทที่ 2 ทฤษฎีที่เกี่ยวของ ............................................................................................................................2
2.1 การวิเคราะหความยืดหยุน3มิติ ...............................................................................................2
2.1.1 สมการพื้นฐาน ...............................................................................................................2
2.1.2 สมการเชิงอนุพันธ .........................................................................................................2
2.1.3 สมการที่เกี่ยวของความเคนยอยทั้ง 6 ............................................................................5
2.2 การวิเคราะหความเสียหาย .............................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.1 ความลาและการประเมินอายุ ........................................................................................6
2.2.2 ความรูพื้นฐาน ................................................................................................................6
2.3 วิธีไฟไนตเอลิเมนต ...................................................................................................................9
2.3.1 สมการไฟไนตเอลิเมนต ..................................................................................................9
2.3.2 ชนิดของเอลิเมนต ....................................................................................................... 10
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
IV
สารบัญ (ตอ)
หนา
บทที่ 3 วิธีการดำเนินงานวิจัย .....................................................................................................................5
3.1 อุปกรณที่ใชในการวิจัย ......................................................................................................... 15
3.2 กระบวนการจำลอง ............................................................................................................... 15
3.2.1 สรางแบบจำลอง (CAD model) ................................................................................ 15
3.2.2 สรางแบบจำลองโครงสรางตาขาย (Mesh) ................................................................. 17
3.2.3 การกำหนดขอบเขตเงื่อนไข ........................................................................................ 19
3.3 วิธีการทดลอง ........................................................................................................................ 23
3.3.1 การสรางแบบจำลองดวยโปรแกรม 3 มิติ (SolidWorks) ........................................... 23
3.3.2 นำไปวิเคราะหในโปรแกรม Ansys Workbench ....................................................... 25
บทที่ 4 ผลการดำเนินงาน ...........................................................................................................................5
4.1 ผลการจำลองรูปแบบที่ 1 ........................................................................................................5
4.1.1 ผลการจำลองการเสียรูปโมเดลแบบดั้งเดิม ....................................................................5
4.1.2 ผลการจำลอง Equivalent Stress ที่โมเดลแบบดั้งเดิม ............................................ 27
4.1.3 ผลการจำลอง Equivalent Strain ที่โมเดลแบบดั้งเดิม ............................................. 27
4.1.4 ผลการจำลองอายุการใชงาน (Life) แบบดั้งเดิม ......................................................... 28
4.1.5 ผลการจำลองความเสียหายแบบดั้งเดิม ...................................................................... 28
4.1.6 ผลการจำลองคาความปลอดภัย (Safety Factor) แบบดั้งเดิม .................................. 29
4.2 ผลการจำลองของหัวขอที่ 2 .................................................................................................. 29
4.2.1 ผลการจำลองการเสียรูปโมเดลแบบปรับปรุง ............................................................. 29
4.2.2 ผลการจำลอง Equivalent Stress ที่โมเดลแบบปรับปรุง ......................................... 30
4.2.3 ผลการจำลอง Equivalent Strain ที่โมเดลแบบปรับปรุง ......................................... 30
4.2.4 ผลการจำลองอายุการใชงาน (Life) แบบปรับปรุง ..................................................... 31
4.2.5 ผลการจำลองความเสียหายแบบปรับปรุง .................................................................. 31
4.2.6 ผลการจำลองคาความปลอดภัย (Safety Factor) แบบปรับปรุง ............................... 32
บทที่ 5 สรุปผลการดำเนินงานและขอเสนอแนะ ...................................................................................... 27
5.1 สรุปผลการดำเนินงาน .......................................................................................................... 27
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
V
สารบัญ (ตอ)
หนา
5.2 ปญหาและอุปสรรค .............................................................................................................. 35
5.3 แนวทางการแกไข ................................................................................................................. 35
5.4 ขอเสนอแนะ ......................................................................................................................... 35
เอกสารอางอิง ........................................................................................................................................... 36
ภาคผนวก ................................................................................................................................................. 34
ภาคผนวก ก………………………………………………………………………………………………………………….38
ภาคผนวก ข………………………………………………………………………………………………………………….44
ประวัติผูเขียน ........................................................................................................................................... 46
31
31
31
31
31
31
VI
สารบัญตาราง
หนา
ตารางที่ 1.1 แสดงกำหนดการและระยะเวลาในการดำเนินการโครงงานพิเศษ 1 ......................................3
ตารางที่ 1.2 แสดงกำหนดการและระยะเวลาในการดำเนินการโครงงานพิเศษ 2 ......................................3
ตารางที่ 2.1 คาคุณภาพของเมชเมื่อพิจารณา Skewness ....................................................................... 12
ตารางที่ 3.1 แสดงจำนวนโหนดและเอลิเมนตของแบบจำลองโครงสรางตาขายของใบมีดแบบเดิม ........ 18
ตารางที่ 3.2 แสดงจำนวนโหนดและเอลิเมนตของแบบจำลองโครงสรางตาขายของใบมีดแบบปรับปรุง 18
ตารางที่ 3.3 คา skewness ของแบบจำลองโครงสรางตาขายแบบจำลองเดิม ....................................... 18
ตารางที่ 3.4 คา skewness ของแบบจำลองโครงสรางตาขายแบบจำลองปรับปรุง ................................ 18
ตารางที่ 3.5 แสดงคาการทดสอบวัสดุตัวอยาง ........................................................................................ 20
ตารางที่ 3.6 แสดงคุณสมบัตขิ องวัสดุในการจำลอง ................................................................................. 21
31
31
31
31
31
31
31
31
VII
สารบัญรูป
หนา
รูปที่ 2.1 แสดงคาความเคน ........................................................................................................................7
รูปที่ 2.2 แสดงความสัมพันธระหวางคาความเคนและจำนวนรอบของแรงที่กระทำ ..................................8
รูปที่ 2.3 แสดงคาลิมิตความเคนคงทน ........................................................................................................9
รูปที่ 2.4 แสดงชนิดของเอลิเมนต ............................................................................................................ 10
รูปที่ 2.5 แสดงเอลิเมนตทรงสี่หนาแบบ 4.ตอ .................................... Error! Bookmark not defined.
รูปที่ 3.1 แสดงแผนผังการดำเนินงานวิจัย ............................................................................................... 14
รูปที่ 3.2 แบบวาดใบมีดแบบเดิมเครื่องบดขยะขนาด 2 มิติ .................................................................... 15
รูปที่ 3.3 แบบวาดใบมีดแบบปรับปรุงเครื่องบดขยะขนาด 2 มิติ ............................................................ 16
รูปที่ 3.4 แบบจำลองแบบเดิมใบมีดเครื่องบดขยะขนาด 3 มิติ ................................................................ 16
รูปที่ 3.5 แบบจำลองใบมีดแบบปรับปรุงเครื่องบดขยะขนาด 3 มิติ ........................................................ 17
รูปที่ 3.6 แสดงแบบจำลองโครงสรางตาขายของใบมีดแบบเดิม .............................................................. 17
รูปที่ 3.7 แสดงแบบจำลองโครงสรางตาขายของใบมีดแบบปรับปรุง ....................................................... 18
รูปที่ 3.8 แสดงวัสดุของแบบจำลอง ......................................................................................................... 19
รูปที่ 3.9 แสดงคาคุณสมบัติของวัสดุ ....................................................................................................... 19
รูปที่ 3.10 แสดงคาการทดสอบวัสดุระหวางจำนวนรอบตอแรงของวัสดุตัวอยาง .................................... 20
รูปที่ 3.11 แสดงคากราฟ S-N curve ...................................................................................................... 21
รูปที่ 3.12 แสดงคาขนาดและทิศทางของแรงของโมเดลแบบเดิม ........................................................... 22
รูปที่ 3.13 แสดงคาขนาดและทิศทางของแรงของโมเดลแบบปรับปรุง .................................................... 22
รูปที่ 3.14 แสดงคาการกำหนดที่จับยึดแนน (fixed support) ของโมเดลแบบเดิม ................................ 23
รูปที่ 3.15 แสดงคาการกำหนดที่จับยึดแนน (fixed support) ของโมเดลแบบปรับปรุง ........................ 23
รูปที่ 3.16 แสดงแบบจำลองของใบมีดแบบเดิม ....................................................................................... 24
รูปที่ 3.17 แสดงแบบจำลองของใบมีดแบบเดิม ....................................................................................... 24
รูปที่ 4.1 ผลจำลองคา Total Deformation ..............................................................................................5
รูปที่ 4.2 การเปรียบเทียบผลการจำลองการเสียรูปและผลการใชงาน ........................................................5
รูปที่ 4.3 ผลจำลองคา Equivalent Stress ............................................................................................. 27
รูปที่ 4.4 ผลจำลองคา Equivalent Strain ............................................................................................. 27
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
VIII
สารบัญรูป (ตอ)
หนา
รูปที่ 4.5 ผลจำลองคาอายุการใชงาน ....................................................................................................... 28
รูปที่ 4.6 ผลจำลองความเสียหาย ............................................................................................................. 28
รูปที่ 4.7 ผลจำลองคาความปลอดภัย ...................................................................................................... 29
รูปที่ 4.8 ผลจำลองคา Total Deformation ........................................................................................... 29
รูปที่ 4.9 ผลจำลองคา Equivalent Stress ............................................................................................. 30
รูปที่ 4.10 ผลจำลองคา Equivalent Strain ........................................................................................... 30
รูปที่ 4.11 ผลจำลองคาอายุการใชงาน .................................................................................................... 31
รูปที่ 4.12 ผลจำลองความเสียหาย .......................................................................................................... 31
รูปที่ 4.13 ผลจำลองคาความปลอดภัย .................................................................................................... 32
รูปที่ 5.1 ผลจำลองคาการเสียรูปรวม ...................................................................................................... 34
รูปที่ 5.2 ผลการใชงานจริงของใบมีดเครื่องบดขยะ ................................................................................. 34
31
31
31
31
31
31
31
31
IX
บทที่ 1
บทนำ
1.1 ความเปนมาและความสำคัญ
ในปจจุบันปญหาขยะจากอุตสาหกรรม มีการใชสินคาที่มีบรรจุภัณฑจำพวกพลาสติก โฟม แกว
กระดาษ โลหะ อลูมิเนียม เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ทำใหเกิดขยะมูลฝอยเพิ่มสูงขึ้นตามไปดวย ผลกระทบที่จะ
ตามมามีทั้งความสูญเสียทางดานสิ่งแวดลอมกอใหเกิดมลพิษตางๆ
ความแข็งแรงของของโครงสรางชิ้นสวนเครื่องบดขยะ มีสวนชวยในการบดและยอยใหมีขนาดเล็กลง
เปนเครื่องมือชวยทุนแรงทำใหเกิดประโยชนตอสิ่งแวดลอมและในสาขาวิศวกรรมไดมีเครื่องยอยขยะเกา
สามารถนำมาพัฒนาเครื่องยอยขยะไดโดยนำมาพัฒนาจากขอเสนอแนะคือปรับปรุงแกไขเพลาหมุนและ
ใบมีดตัดใหมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น
1.2 วัตถุประสงค
1. เพื่อจำลองผลกระทบจากใบมีดเครื่องบดขยะที่ไดรับผลกระทบจากกแรงเสียดสี
2. เพื่อวิเคราะหความแข็งแรงและความคงทนของใบมีดเครื่องบดขยะการทดสอบความแข็งแรงของ
ใบมีดเครื่องบดขยะ
3. เพื่อศึกษาและปรับปรุงโครงสรางของใบมีดเครื่องบดขยะใหมีความแข็งแรงทนทานและยืดอายุ
การใชงานเพิ่มมากขึ้น
1.3 ความสำคัญของการวิจัย
เครื่องบดขยะเปนที่นิยมในหลายอุตสาหกรรม ถูกใชในการยอยสลายขยะตางๆหลายประเภท โดย
ใบมีดเครื่องบดขยะสวนใหญใชเหล็กที่ผานกระบวนการที่ทำใหมีคุณภาพมากขึ้นในการทำใบมีด การเลือก
วัสดุที่นำมาทำใบมีดนั้นมีความสำคัญตอความแข็งแรงและการทนความเคนสะสมของใบมีด เพื่อใหใบมีด
ไดรับความเสียหายและผลกระทบนอยที่สุด เนื่องจากถาใบมีดเสียหายจะทำใหไมสามารถบดขยะไดอยาง
เต็มประสิทธิภาพ ดังนั้นการลดผลกระทบนี้สงผลใหเครื่องบดขยะทำงานไดอยางมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะลด
เวลาและตนทุนในการซอมบำรุงสงผลใหบริษัทไมตองเสียคาใชจายในสวนนี้มากขึ้น
2
1.4 กรอบแนวคิดในการวิจัย
ในการวิจัยนี้จะใชการศึกษาวิเคราะหความแข็งแรงในโปรแกรมAnsys ซึ่งอาศัยวิธีไฟไนตเอลิเมนต
(finite element method)โดยแบงแบบจำลองออกเปนเอลิเมนตยอย ๆ ขนาดเล็กที่เชื่อมตอกันดวย
โหนดจำนวนมาก แตละโหนดมีความสัมพันธกันตามสมการไฟไนตเอลิเมนตซึ่งเปลี่ยนรูปมาจากสมการ
อนุพันธทางฟสิกสของปญหาที่สนใจ ซึ่งในวิจัยนี้ใชสมการความเคนและการวิเคราะหความเสียหาย
จำลองความเสียหายของเครื่องบดขยะเพื่อดูผลกระทบตอใบมีดเครื่องบดขยะ ในขั้นตอนการจำลอง
เริ่มตนดวยการสรางแบบจำลองโครงสรางที่สอดคลองกับปญหา จากนั้นกำหนดเงื่อนไขขอบบเขตเพื่อบง
บอกคุณสมบัติของวัสดุและปจจัยตางๆที่เกี่ยวของกับระบบ เมื่อกำหนดเงื่อนไขครบถวนแลวจึงทำการ
จำลองดวยคอมพิวเตอร
1.5 สมมติฐานในการวิจยั
ในการบดขยะความเสียหายจะเกิดขึ้นบริเวณใบมีดของเครื่องบดขยะ โดยใบมีดบดขยะจะเกิดความ
เคนสะสมทำใหเกิดความรอนและเกิดการเสียรูปไดงายเมื่อใชเปนระยะเวลานานอยางตอเนื่อง โดยตั้งใจที่
จะใหอายุการใชงานของมีดยาวนานยิ่งขึ้น โดยจะไมตองเสียคาใชจายหรือเวลาในการเปลี่ยนหรือซอม
บำรุงใบมีดบอยขึ้น
1.6 ขอบเขตของการวิจยั
1. ออกแบบใบมีดเครื่องบดขยะขนาดเสนผาศูนยกลาง 430-500 มิลลิเมตร
2. วิเคราะหความแข็งแรงและปรับปรุงโครงสรางของใบมีดเครื่องบดขยะดวยซอฟแวรไฟไนตเอลิ
เมนต
3. ใชโปรแกรมวิเคราะหไฟไนตเอลิเมนต Ansys
1.7 กำหนดการและระยะเวลาในการวิจัย
ขั้นตอนในการดำเนินการวิจัย ในการวิเคราะหความแข็งแรงและปรับปรุงโครงสรางของใบมีดเครื่อง
บดขยะจากนั้นทำการตรวจสอบความถูกตองของผลการจำลองเปรียบเทียบกับใบมีดบดขยะจริงที่เสียหาย
(ดังตารางที่ 1.1 และ 1.2)
3
ตารางที่ 1.1 แสดงกำหนดการและระยะเวลาในการดำเนินการโครงงานพิเศษ 1
ส.ค.
ก.ย.
ต.ค.
ขั้นตอนการดำเนินงาน
2564 2564 2564
1.พบอาจารยที่ปรึกษาเพื่อเสนอหัวขอ
โครงงานพิเศษ
2.เสนอหัวขอโครงงานตอวิทยาลัย
พ.ย.
2564
ธ.ค.
2564
เม.ย.
2565
พ.ค.
2565
3.ศึกษาทฤษฎีและหลักการทำงานของใบมีด
เครื่องบดขยะ
4.ศึกษาสมการทางฟสิกสของสมการที่
เกี่ยวของกับใบมีดเครื่องบดขยะ
5.ออกแบบและสรางแบบจำลองและ
แบบจำลองเมชของใบมีดเครื่องบดขยะ
6.ศึกษาการกำหนดขอบเขตเงื่อนไขและการ
ทำงาน
7.จัดทำและสงรูปเลมโครงงานพิเศษบทที่
1-3
ตารางที่ 1.2 แสดงกำหนดการและระยะเวลาในการดำเนินการโครงงานพิเศษ 2
ม.ค.
ก.พ.
มี.ค.
ขั้นตอนการดำเนินงาน
2565 2565 2565
7.ทำการทดลอง
8.ทำการเปลี่ยนวัสดุ
9.ตรวจสอบความถูกตอง
10.จัดทำรูปเลมบทที่ 4-5 และนำเสนอ
โครงงานพิเศษ
บทที่ 2
ทฤษฎีที่เกี่ยวของ
2.1 การวิเคราะหความยืดหยุน3มิติ [5]
การวิเคราะหเพื่อหาคาความเคน (stress) เนื่องจากการยืดหยุน (deformation) ของวัสดุทรงตันใน
3 มิติ (3D elastic solid) เปนสิ่งยากลำบากในอดีตโดยเฉพาะเมื่อวัสดุทรงตันมีรูปรางซับซอนภายใตแรง
กระทำที ่ แ ตกต า งกั น ทั ้ ง นี ้ ม าจากสาเหตุ ห ลั ก ที ่ ว  า ปรากฏการณ ข องการเสี ย รู ป นั ้ น ถู ก ครอบคลุ ม
(governed) ดวยระบบสมการเชิงอนุพันธยอย 3 สมการซึ่งเกี่ยวของสัมพันธกัน (coupled) วิธีไฟไนตเอลิ
เมนตดวยการใชโปรแกรมคอมพิวเตอรทำใหการวิเคราะหวัสดุทรงดันใน 3 มิติเปนไปไดโดยสะดวก
2.1.1 สมการพื้นฐาน
2.1.2 สมการเชิงอนุพันธ
ความสมดุลของแรงในทิศแกน x ,y ,z ณ ตำแหนงใดๆ ในวัสดุทรงตันเมื่อไมรวมแรงจาก
น้ำหนักของตัวเอง(body forces)นั้นแสดงดวยระบบสมการสมการเชิงอนุพันธยอยจำนวน 3 สมการ คือ
𝜕𝜕𝜎𝜎𝑥𝑥
𝜕𝜕𝜕𝜕
+
𝜕𝜕𝜏𝜏𝑥𝑥𝑥𝑥
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜏𝜏𝑥𝑥𝑥𝑥
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜏𝜏𝑥𝑥𝑥𝑥
+
+
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜎𝜎𝑦𝑦
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜏𝜏𝑦𝑦𝑦𝑦
𝜕𝜕𝜕𝜕
+
+
𝜕𝜕𝜏𝜏𝑥𝑥𝑥𝑥
+
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜏𝜏𝑦𝑦𝑦𝑦
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜎𝜎𝑧𝑧
𝜕𝜕𝜕𝜕
=0
=0
=0
(2.1)
(2.2)
(2.3)
โดย 𝜕𝜕𝜕𝜕 , 𝜕𝜕𝜕𝜕, 𝜕𝜕𝜕𝜕 แทนความเคนฉากยอย(normal stress components)ในทิศทาง x ,y ,z
ตามลำดับ และ 𝜏𝜏𝑥𝑥𝑥𝑥 , 𝜏𝜏𝑥𝑥𝑥𝑥 , 𝜏𝜏𝑦𝑦𝑦𝑦 แทนความเคนเฉื่อยยอย (shearing stress components)
เนื่องจากระบบสมการเชิงอนุพันธยอยขางตนประกอบไปดวย 3 สมการหมายถึงจำนวนตัวไมรู
คาสำหรับปญหาความยืดหยุนของวัสดุทรงตันใน 3 มิติตองมีเพียง 3 ตัวตัวไมรูคาทั้ง 3 ตัวนี้คือ u(x, y, z),
v(x, y, z) และ w (x, y, z) ซึ่งแทนการเสียรูป (displacement components) ในแนวทิศแกน X, Y และ
Z ตามลำดับ
เพื่อแกระบบสมการเชิงอนุพันธยอยจำนวน 3 สมการขางตนใหไดจำเปนตองเขียนคาความ
เคนยอยทั้ง 6 คาที่ปรากฏในระบบสมการเชิงอนุพันธยอยใหไปอยูในรูปแบบของคาการเสียรูป u, v และ
w ทำใหจำนวนตัวไมรูคาเทากับจำนวนสมการเชิงอนุพันธ
5
2.1.3 สมการที่เกี่ยวของความเคนยอยทั้ง 6
คาที่ปรากฏในสมการเชิงอนุพันธยอยขางตนสัมพันธกับคาความเครียดยอย (strain
components) จำนวน 6 คาตามกฎของฮุค (Hooke's law) คือ
{𝜎𝜎} = [𝑐𝑐 ]{𝜀𝜀}
(2.4)
{𝜎𝜎}𝑇𝑇 = [𝜎𝜎𝑥𝑥 𝜎𝜎𝑦𝑦 𝜎𝜎𝑧𝑧 𝜏𝜏𝑥𝑥𝑥𝑥 𝜏𝜏𝑥𝑥𝑥𝑥 𝜏𝜏𝑦𝑦𝑦𝑦 ]
โดย
{𝜀𝜀 }𝑇𝑇 = [ 𝜀𝜀𝑥𝑥 𝜀𝜀𝑦𝑦 𝜀𝜀𝑧𝑧 𝛾𝛾𝑥𝑥𝑥𝑥 𝛾𝛾𝑥𝑥𝑥𝑥 𝛾𝛾𝑦𝑦𝑦𝑦 ]
และ
(2.5)
(2.6)
สวน [𝑐𝑐 ] เปนเมทริกซความยืดหยุนของวัสดุ (elasticity matrix) ซึ่งขึ้นอยูกับคาโมดูลัสของ
ยัง (Young's modulus) และคาอัตราสวนปวสซง (Poisson's ratio)
ความเครี ยดย อยทั้ ง 6 ค าแปรผันไปกับการเสี ยรูป u, v และ w ในทิศ แกน x, y และ z
ตามลำดับตามทฤษฎีการเสียรูปนอย (small deformation theory) ดังนั้น
𝜀𝜀𝑥𝑥 =
𝜕𝜕𝜕𝜕
;
𝜕𝜕𝜕𝜕
;
𝜀𝜀𝑧𝑧 =
𝜕𝜕𝜕𝜕
;
𝜀𝜀𝑦𝑦 =
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝛾𝛾𝑥𝑥𝑥𝑥 =
𝛾𝛾𝑥𝑥𝑥𝑥 =
𝛾𝛾𝑦𝑦𝑦𝑦 =
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕
+
+
+
𝜕𝜕𝜕𝜕
(2.7)
𝜕𝜕𝜕𝜕
(2.8)
𝜕𝜕𝜕𝜕
(2.9)
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕
หากแทนความสัมพันธร ะหวางความเครียดยอยกับการเสียรูปจำนวน 6 สมการลงไปใน
ความสัมพันธของความเคนกับความเครียดยอยซึ่งมี 6 สมการพบวาระบบสมการเชิงอนุพันธยอยตั้งตน
จำนวน 3 สมการสามารถเขียนใหอยูในรูปแบบของคาการเสียรูป u ,v ,w จำนวน 3 ตัวไดดังนั้นเราจึง
แกปญหานี้ไดเพราะจำนวนตัวไมรูคานั้นเทากับจำนวนสมการเชิงอนุพันธยอย
6
2.2 การวิเคราะหความเสียหาย [5]
การวิเคราะหความเสียหาย (failure analysis) มีความสำคัญตอการออกแบบงานทางวิศวกรรมใน
ปจจุบัน ชิ้นงานขนาดเล็ก เชน ชิ้นสวนยานยนต อุปกรณเครื่องใช ไปจนถึงโครงสรางขนาดใหญ เชน ปก
และลำตัวเครื่องบิน สะพานรถไฟ ชิ้นงานและโครงสรางเหลานี้อาจถูกแรงทำซ้ำๆ (repeated loads) จน
เกิดการแตกราว (crack) และความเสียหายตามมาได ในบทนี้เราจะศึกษาวิธีไฟไนตเอลิเมนตเพื่อวิเคราะห
ความเสียหายอันเกิดจากสาเหตุที่สำคัญๆ อันไดแก การโกงงอ (buckling) และความลา (fatigue) เพื่อ
ประเมินอายุ (life prediction) สำหรับการใชงานไดอยางเหมาะสม เราจะใชตัวอยางพื้นฐานเพื่อการ
เรียนรูทำความเขาใจ รวามทั้งตัวอยางงานจริงในงานทางปฏิบัติ
หากแรงที่มากระทำเปนแบบสถิต (static load) ทฤษฎีความเสียหาย (failure theory) สำหรับวัสดุ
เหนี ย ว (ductile material) ที ่ น ิ ย มใช ก ั น คื อ ทฤษฎี ค วามเค น เฉื อ นสู ง สุ ด (maximum shear stress
theory) ตามเกณฑของเทรซคา (Tresca criterion) คือ
𝜏𝜏max < 𝜎𝜎𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦 ∕ 2
(2.10)
โดย 𝜏𝜏max แทนคาความเคนเฉือนสูงสุด และ 𝜎𝜎𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦 แทนคาความเคนคราก (yield stress)
ทฤษฎีพลังงานบิดเบือน (distortion energy theory) เปนอีกทฤษฎีหนึ่งตามเกณฑของฟอนมิสเซส
(von-Mises criterion) คือ
𝜎𝜎max < 𝜎𝜎𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦
(2.11)
โดย 𝜎𝜎max แทนคาความเคนแบบฟอนมีสเซสสูงสุด (maximum von-Mises stress)
อนึ่ง คาความเคนขางตนนี้อาจลดลงดวยการใชตัวประกอบความปลอดภัย (safety factor) 𝑛𝑛
สำหรับการออกแบบจริงในงานทางปฏิบัติ
2.2.1 ความลาและการประเมินอายุ
2.2.2 ความรูพื้นฐาน
ความเสี ยหายของชิ ้ นสวนหรือโครงสรางในงานทางปฏบัติม ักเกิดจากความลา (fatigue
failure) ทั้งๆ ที่ความเคนที่เกิดขึ้นนั้นอาจต่ำกวาคาความเคนคราก (yield stress) หรือคาความเคน
แตกหัก (ultimate stress) อยูมาก ชิ้นงานหรือโครงสรางอาจถูกแรงกระทำแบบซ้ำไปซ้ำมา (cyclic
7
loading) ทำใหความเคนที่เกิดขึ้นสลับขึ้นสลับลง (cyclic stress) อยูตลอดเวลา ดังแสดงรูป โดย 𝜎𝜎max
แทนคาความเคนสูงสุด (maximum stress), 𝜎𝜎𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 แทนคาความเคนต่ำสุด (minimum stress), 𝜎𝜎𝑚𝑚
แทนคาความเคนเฉลี่ย (mean stress) และ 𝜎𝜎𝑎𝑎 แทนคาความเคนสลับ (alternating stress) (ดังรูปที่
2.1)
รูปที่ 2.1 แสดงคาระหวางความเคนกับจำนวนรอบ [5]
ปรากฏการณขางตนนี้นำมาสูความลาทำใหชิ้นงานหรือโครงสรางเสียหายไดในชวงระยะเวลา
หนึ่ง วิธีการประเมินอายุของชิ้นงานหรือโครงสรางจึงเริ่มจากการนำขอมูลซึ่งแสดงความสัมพันธระหวาง
คาความเคนและจำนวนรอบของแรงที่กระทำสลับไปมาบนชิ้นงานทดสอบ (test specimen) เมื่อเกิด
ความเสียหายมาพล็อตขึ้นเปน S-N curve (ดังรูปที่ 2.2)
8
รูปที่ 2.2 แสดงความสัมพันธระหวางคาความเคนและจำนวนรอบของแรงที่กระทำ [5]
หากคาความเคนประสิทธิผล (effective stress) 𝜎𝜎𝑒𝑒 ที่เกิดขึ้นในปญหานั้นนอยกวาคาลิมิต
ความเคนคงทน (endurance stress limit) 𝑠𝑠𝑒𝑒 ชิ้นงานหรือโครงสรางนั้นจะมีความปลอดภัย แตถาหาก
คาความเคนประสิทธิผล 𝜎𝜎𝑒𝑒 มีคาสูงกวา 𝑠𝑠𝑒𝑒 เราก็สามารถหาจำนวนรอบ กอนความเสียหายจะเกิดขึ้นได
หลักการที่นิยมใชเพื่อประเมินความปลอกดภัยของชิ้นงานหรือโครงสรางตั้งอยูบนเกณฑของ
(ก) โซเดอรเบิรก (Soderberg), (ข) กูดแมน (Goodman) และ (ค) เกอรเบอร (Gerber) ดังตอไปนี้
(ก) เกณฑของโซเดอรเบิรก กลาววาชิ้นงานหรือโครงสรางจะปลอดภัยหาก
𝜎𝜎𝑎𝑎
𝑠𝑠𝑒𝑒
+
𝜎𝜎𝑚𝑚
𝜎𝜎𝑦𝑦
<
1
(2.12)
𝑛𝑛
โดย 𝑠𝑠𝑒𝑒 แทนคาลิมิตความเคนคงทน และ 𝜎𝜎𝑦𝑦 แทนคาความเคนคราก (yield stress) สวน 𝑛𝑛 แทนตัว
ประกอบของความปลอกภัยเพื่อการออกแบบ
(ข) เกณฑของกูดแมน กลาววาชิ้นงานหรือโครงสรางจะปลอดภัยหาก
𝜎𝜎𝑎𝑎
𝑠𝑠𝑒𝑒
+
𝜎𝜎𝑚𝑚
𝜎𝜎𝑢𝑢
<
โดย 𝜎𝜎𝑢𝑢 แทนคาความเคนแตกหัก (ultimate stress)
1
(2.13)
𝑛𝑛
(ค) เกณฑของเกอรเบอร กลาววาชิ้นงานหรือโครงสรางจะปลอดภัยหาก
𝜎𝜎𝑎𝑎
𝑠𝑠𝑒𝑒
+�
𝜎𝜎𝑚𝑚 2
𝜎𝜎𝑢𝑢
1
� < 𝑛𝑛
(2.14)
เกณฑทั้งสามนี้สามารถนำมาพล็อตเมื่อ 𝑛𝑛 = 1 ได ดังแสดงในรูป เสนขอบเกณฑทั้งสามนี้
บอกเปนนัยวาเกณฑของโซเดอรเบิรกใหความระมัดระวัง ในการประเมินอายุมากที่สุด ในขณะที่เกณฑ
ของกูดแมนและเกอรเบอรนั้นมีความผอนคลายลงตามลำดับ
หากความเคนที่เกิดขึ้นในชิ้นงานหรือโครงสรางไมผานเกณฑเหลานี้แสดงวาชิ้นงานหรือ
โครงสรางนั้นมีอายุการใชงานที่จำกัดกอนเกิดความเสียหาย อายุการใชงานอาจประเมินไดในรูปแบบของ
รอบความเคน (stress cycle) ยกตัวอยางเชน หากเราใชเกณฑของกูดแมน คาความเคนประสิทธิผล 𝜎𝜎𝑒𝑒
นั้นคำนวณไดจาก (ดังรูปที่ 2.3)
𝜎𝜎𝑎𝑎
𝜎𝜎𝑒𝑒
+
𝜎𝜎𝑚𝑚
𝜎𝜎𝑢𝑢
<
1
𝑛𝑛
(2.15)
9
รูปที่ 2.3 แสดงคาลิมิตความเคนคงทน (endurance stress limit) 𝑠𝑠𝑒𝑒 ของ เดอรเบิรก,กูดแมน,เกอร
เบอร [5]
แลวจึงนำคาความเคนประสิทธิผล 𝜎𝜎𝑒𝑒 นี้ไปหาจำนวนรอบ 𝑁𝑁𝑒𝑒 จาก S-N curve ดังแสดงในรูปกอนหนา
นี้ ทำใหเราสามารถประเมินอายุของชิ้นงานหรือโครงสรางนั้นได
2.3 วิธีไฟไนตเอลิเมนต [5]
2.3.1 สมการไฟไนตเอลิเมนต
สมการไฟไนตเอลิเมนตสำหรับวัสดุทรงตันประดิษฐขึ้นไดโดยตรงจาก 3 สมการเชิงอนุพันธ
ยอยที่แสดงความสมดุลของแรงในทิศแกน x, y และ z ดวยการประยุกตวิธีถวงน้ำหนักเศษตกค าง
(method of weighted residuals) สมการไฟไนตเอลิเมนตที่เกิดขึ้นเขียนอยูในรูปแบบของเมทริกซได
ดังนี้
[𝐾𝐾 ]{𝛿𝛿 } = {𝐹𝐹 }
(2.16)
โดย [𝐾𝐾] แทนเมทริกซความแข็งเกร็ง (stiffness matrix) ; {𝛿𝛿 } แทนเมทริกซแนวตั้งหรือ
เวกเตอร (vector) ซึ่งประกอบไปดวยคาของการเสียรูป (displacement) u, v และ w ในทิศแกน x ,y
,z ที่จุดตอ ;และ{𝐹𝐹 } แทนเวกเตอรซึ่งประกอบไปดวยคาของแรงในทิศแกน x ,y ,z ที่จุดตอเชนกัน
ขนาดของเมทริกซและจำนวนสมการยอยในสมการไฟไนตเอลิเมนตขางตนขึ้นอยูกับชนิดของ
เอลิเมนตที่ใชโมเดลปญหา ดังอธิบายในหัวขอยอยตอไปนี้
10
2.3.2 ชนิดของเอลิเมนต
เอลิเมนตทรงตันใน 3 มิติที่นิยมใชกันคือเอลิเมนตทรงสี่หนา (tetrahedral element) และเอ
ลิเมนตทรงหกหนา (hexahedral element) เอลิเมนตเหลานี้อาจประกอบไปดวยจุดตอทีมุมเทานั้นหรือ
อาจมีจุดตอที่กึ่งกลางสันขอบก็ได (ดังรูปที่ 2.4)
รูปที่ 2.4 แสดงชนิดของเอลิเมนต [5]
เนื่องจากแตละจุดตอมี 3 ตัวไมรูคาดังนั้นเอลิเมนตทรงตันใน 3 มิติจึงประกอบดวยจำนวนตัว
ไมรูคาหลายตัวบรรจุอยูในเวกเตอร {𝛿𝛿 } สงผลตอเนื่องทำใหแตละเอลิเมนตประกอบไปดวยหลาย
สมการ การแกปญหาดวยเครื่องคิดเลขจึงแทบเปนไปไมไดจำเปนตองประดิษฐโปรแกรมคอมพิวเตอรเพื่อ
แกปญหาใหแทน
เพื่อใหเกิดความเขาใจชัดเจนมากขึ้นเราจะศึกษาเอลิเมนตทรงสี่หนาแบบ 4 จุดตอซึ่งจัดวา
เปนเอลิเมนตพื้นฐานมากที่สุด (ดังรูปที่ 2.5)
รูปที่ 2.5 แสดงเอลิเมนตทรงสี่หนาแบบ 4 ตอ [5]
ลักษณะการกระจายของการเสียรูป u ณ ตำแหนงใดๆบนเอลิเมนต คือ
11
𝑢𝑢(𝑥𝑥, 𝑦𝑦, 𝑧𝑧) = ⌊𝑁𝑁1 𝑁𝑁2 𝑁𝑁3 𝑁𝑁4 ⌋{𝑢𝑢}
(2.17)
โดยฟงกชันการประมาณภายใน
𝑁𝑁𝑖𝑖 =
1
6𝑉𝑉
(𝑎𝑎𝑖𝑖 + 𝑏𝑏𝑖𝑖 𝑥𝑥 + 𝑐𝑐𝑖𝑖 𝑦𝑦 + 𝑑𝑑𝑖𝑖 𝑧𝑧)
𝑖𝑖 = 1,2,3,4
(2.18)
(2.19)
ในสมการขางตนนี้ 𝑉𝑉 แทนปริมาตรของเอลิเมนตทรงสี่หนา สวน 𝑎𝑎𝑖𝑖 , 𝑏𝑏𝑖𝑖 , 𝑐𝑐𝑖𝑖 , 𝑑𝑑𝑖𝑖 ขึ้นอยูกับโคออดิเนต
𝑥𝑥𝑖𝑖 , 𝑦𝑦𝑖𝑖, 𝑧𝑧𝑖𝑖 ของจุดตอ
ซึ่งสามารถคำนวณไดเวกเตอร {𝑢𝑢} ประกอบไปดวยคาการเสียรูปที่จุดตอ
{𝑢𝑢}𝑇𝑇 = ⌊𝑢𝑢1 𝑢𝑢2 𝑢𝑢3 𝑢𝑢4 ⌋
(2.20)
𝑣𝑣(𝑥𝑥, 𝑦𝑦, 𝑧𝑧) = ⌊𝑁𝑁1 𝑁𝑁2 𝑁𝑁3 𝑁𝑁4 ⌋{𝑣𝑣}
(2.21)
ลักษณะการกระจายของการเสียรูป v และ w ณ ตำแหนงใดๆบนเอลิเมนตก็เปนไปเชนเดียวกัน คือ
𝑤𝑤(𝑥𝑥, 𝑦𝑦, 𝑧𝑧) = ⌊𝑁𝑁1 𝑁𝑁2 𝑁𝑁3 𝑁𝑁4 ⌋{𝑤𝑤}
โดย
{𝑣𝑣}𝑇𝑇 = ⌊𝑣𝑣1 𝑣𝑣2 𝑣𝑣3 𝑣𝑣4 ⌋
{𝑤𝑤}𝑇𝑇 = ⌊𝑤𝑤1 𝑤𝑤2 𝑤𝑤3 𝑤𝑤4 ⌋
(2.22)
(2.23)
(2.24)
ทำใหเอลิเมนตเวคเตอรของตัวไมรูคาประกอบไปดดวยตัวไมรูคารวม 12 คา คือ
{𝛿𝛿 }𝑇𝑇 = ⌊𝑢𝑢1 𝑣𝑣1 𝑤𝑤1 𝑢𝑢2 𝑤𝑤2 𝑣𝑣2 𝑢𝑢3 𝑤𝑤3 𝑣𝑣3 𝑢𝑢4 𝑤𝑤4 𝑣𝑣4 ⌋
(2.25)
{𝜀𝜀 }6×1 = [𝐵𝐵]6×12 {𝛿𝛿 }12×1
(2.26)
และเอลิเมนตเวกเตอรความเครียดยอยสามารถประดิษฐขนึ้ ในรูปแบบของ
12
โดยเมทริกซ [𝐵𝐵]แทนความสัมพันธระหวางความเครียดยอยจำนวน 6 ตัวกับคาการเสียรูปที่จุดตอ
จำนวน 12 คา ซึ่งสามารถประดิษฐขึ้นใหอยูในรูปแบบของโคออรดิเนตที่จุดตอและนำไปใชคำนวณได
โดยตรงเชนกัน จากนั้น เอลิเมนตเมทริกซของความแข็งเกร็ง[𝐾𝐾] จึงคำนวณตอไดจาก
𝑇𝑇
[𝐶𝐶 ]6×6 [𝐵𝐵]6×12 𝑉𝑉
[𝐾𝐾]12×12 = [𝐵𝐵]12×6
(2.27)
เมทริกซของความแข็งเกร็ง [𝐾𝐾] นี้ตองถูกคำนวณสำหรับแตละเอลิเมนตในโมเดล แลวนำมา
ประกอบรวมกันเขา (assemble) กอใหเกิดระบบสมการทางพีชคณิตขนาดใหญ จากนั้นจึงประยุกต
เงื่อนไขขอบเขตของปญหากอนการแกเพื่อหาคาการเสียรูป 𝑢𝑢𝑖𝑖 , 𝑣𝑣𝑖𝑖, 𝑤𝑤𝑖𝑖 ที่จุดตอตาง ๆ
เมื่อทราบวาการเสียรูป 𝑢𝑢𝑖𝑖 , 𝑣𝑣𝑖𝑖, 𝑤𝑤𝑖𝑖 ที่ทุกจุดตอแลว ความเครียดยอยในแตละเอลิเมนตจึง
คำนวณตอไดจาก
{𝜎𝜎}6×1 = [𝐶𝐶 ]6×6 [𝐵𝐵]6×12 {𝛿𝛿 }
(2.28)
ทำใหการแกไขปญหาครบถวนโดยสมบูรณ นั่นคือการทราบผลลัพธของกการเสียรูป คาความเครียดยอย
และคาความเคนยอย ณ ทุกๆ ตำแหนงในโดเมนของปญหา
โดยแบบจำลองเมชทรงสี่หนานั้นสรางไดงายสุด แตมีจำนวนเอลิเมนตคอนขางมากทำใหใช
เวลาในการคำนวณนาน และมีความถูกตองของผลเฉลยนอยกวาทรงหกหนา ที่สรางไดยากกวาและมี
จำนวณเอลิเมนตที่นอยกวา ดังนั้นในการจำลองตองเลือกชนิดของเมชใหเหมาะสมกับแบบจำลอง และใช
เมชชนิดตางๆรวมกันอยางเหมาะสม (hybrid mesh)
คุ ณ ภาพของแบบจำลองเมช ในโปรแกรม ANSYS สามารถพิ จ ารณาคุ ณ ภาพโดย Mesh
metric ซึ่งคาที่นิยมใช คือ คา Skewness ซึ่งมีคาตั้งแต 0 – 1 ยิ่งมีคานอย บงบอกวาเอลิเมนตมีลักษณะ
ใกลเคียงเอลิเมนตที่สมบูรณหรือคุณภาพที่ดี คา Skewness ไมควรเกิน 0.95 หากเกิน 0.98 อาจจะไม
สามารถหาคำตอบได โดยตารางที่ 2.1 แสดงคุณภาพแบบจำลองเมชโดยเทียบจากคา Skewness (ดัง
ตารางที่ 2.1)
ตารางที่ 2.1 คาคุณภาพของเมชเมื่อพิจารณา Skewness [5]
คุณภาพ
ยอดเยี่ยม
ดีมาก
ดี
ยอมรับได
คา
0-0.25
0.25-0.50 0.50-0.80 0.80-0.94
Skewness
แย
0.95-0.97
รับไมได
0.98-1.00
บทที่ 3
วิธีการดำเนินงานวิจัย
ในวิจัยนี้จะกลาวถึงลำดับขั้นตอนการแกปญหาดวยวิธีไฟไนตเอลิเมนต พรอมขั้นตอนการสรางไฟ
ไนตเอลิเมนต ขั้นตอนการวิเคราะห การกำหนดเงื่อนไขขอบเขต การกำหนดแรงกระทำ การเลือก
แบบจำลองวัสดุและการเลือกใชเอลิเมนตโดยมีภาพรวมของการศึกษาดังนี้ (ดังรูปที่ 3.1)
14
รูปที่ 3.1 แสดงแผนผังการดำเนินงานวิจัย
15
3.1 อุปกรณที่ใชในการวิจัย
1. โปรแกรม Ansys
2. คอมพิวเตอร
3.2 กระบวนการจำลอง
กระบวนการจำลองประกอบดวย 4 ขั้นตอน คือ การสรางแบบจำลองโครงสรางตาขาย (Mesh) การ
กำหนดขอบเขตเงื่อนไขและคุณสมบัติของวัสดุ วิเคราะหเปรียบเทียบผลการจำลองเงื่อนไขตางๆ และ
ตรวจสอบความถูกตองของผลการจำลอง
3.2.1 สรางแบบจำลอง (CAD model)
แบบจำลองใบมีดเครื่องบดขยะ มี 2 แบบ คือแบบเดิมและแบบปรับปรุง คือ แบบจำลองใบมีด
แบบเดิมมีขนาดความยาว 320 มิลลิเมตร หนา 38 มิลลิเมตร และรัศมีใบมีดขนาด 20 มิลลิเมตร
และแบบจำลองแบบปรับปรุง มีขนาดความยาว 320 มิลลิเมตร หนา 38 มิลลิเมตร และรัศมี
ใบมีดขนาด 26 มิลลิเมตร (ดังรูปที่ 3.2, 3.3, 3.4 และรูปที่ 3.5)
รูปที่ 3.2 แบบวาดใบมีดแบบเดิมเครื่องบดขยะขนาด 2 มิติ
16
รูปที่ 3.3 แบบวาดใบมีดแบบปรับปรุงเครื่องบดขยะขนาด 2 มิติ
รูปที่ 3.4 แบบจำลองแบบเดิมใบมีดเครื่องบดขยะขนาด 3 มิติ
17
รูปที่ 3.5 แบบจำลองใบมีดแบบปรับปรุงเครื่องบดขยะขนาด 3 มิติ
3.2.2 สรางแบบจำลองโครงสรางตาขาย (Mesh)
แบบจำลองโครงสรางตาขายหรือแบบจำลองเมช (Mesh) เปนการแบงแบบจำลองออกเปนเอ
ลิเมนต (element) ยอยๆขนาดเล็ก ที่เชื่อมกันดวยโหนด (node) ในแบบจำลองโครงสรางตาขายนี้
ประกอบดวยเมช 2 ชนิด ทรง6หนา(hexahedron) และ ทรงสี่หนา (tetrahedral element) (ดังรูปที่
3.6) จำนวนโหนดและเอลิเมนต (ดังตารางที่ 3.1 และตารางที่ 3.2)
รูปที่ 3.6 แสดงแบบจำลองโครงสรางตาขายของใบมีดแบบเดิม
18
รูปที่ 3.7 แสดงแบบจำลองโครงสรางตาขายของใบมีดแบบปรับปรุง
ตารางที่ 3.1 แสดงจำนวนโหนดและเอลิเมนตของแบบจำลองโครงสรางตาขายของใบมีดแบบเดิม
จำนวนโหนด
จำนวนเอลิเมนต
175555
39948
ตารางที่ 3.2 แสดงจำนวนโหนดและเอลิเมนตของแบบจำลองโครงสรางตาขายของใบมีดแบบปรับปรุง
จำนวนโหนด
จำนวนเอลิเมนต
110871
24642
คุณภาพของแบบจำลองโครงสรางตาขายพิจารณาจากคา skewness ในโปรแกรม (ดังตาราง
ที่ 3.3 และตารางที่ 3.4)
ตารางที่ 3.3 คา skewness ของแบบจำลองโครงสรางตาขายแบบจำลองเดิม
Maximum skewness
Minimum skewness
Average skewness
0.77778
3.0727e-003
0.11658
ตารางที่ 3.4 คา skewness ของแบบจำลองโครงสรางตาขายแบบจำลองปรับปรุง
Maximum skewness
Minimum skewness
Average skewness
0.58975
1.3057e-010
0.11384
19
3.2.3 การกำหนดขอบเขตเงื่อนไข
การกำหนดขอบเขตเงื่อนไขเปนสิ่งสำคัญอยางมากในการจำลองดวยโปรแกรม Ansys โดย
งานวิจัยนี้ไดกำหนดเงื่อนไข ชนิดและสมบัติของวัสดุแบบจำลอง การวิเคราะหความเสียหาย ความลาและ
การประเมินอายุ
1. ชนิดและสมบัติของวัสดุของแบบจำลอง
แบบจำลองใชวัสดุ (ดังรูปที่ 3.8 และรูปที่ 3.9) วัสดุทั้งหมดมีคุณสมบัติทางฟสิกส (ดังตาราง 3.5 และ
3.6)
a) High carbon steel
รูปที่ 3.8 แสดงวัสดุของแบบจำลอง
รูปที่ 3.9 แสดงคาคุณสมบัติของวัสดุ
20
รูปที่ 3.10 แสดงคาการทดสอบวัสดุระหวางจำนวนรอบตอแรงของวัสดุตัวอยาง [1]
ตารางที่ 3.5 แสดงคาการทดสอบวัสดุตัวอยาง [1]
cycles
1
770.5
2
2669.5
3
4810.5
4
16343.5
5
65878.5
6
145210.5
7
186920.5
8
512399.5
9
2000000
10
2286875
Alternating Stress (MPa)
266.51
238.46
225.65
210.41
195.32
175.34
182.35
168.32
155.14
154.30
21
รูปที่ 3.11 แสดงคากราฟ S-N curve
ตารางที่ 3.6 แสดงคุณสมบัติของวัสดุในการจำลอง
คุณสมบัติ
คา
ความหนาแนน
7850
2.12E+11
Young’s Modulus
อัตราสวนปวซอง
Bulk Modulus
Shear Modulus
Tensile Yield Strength
Tensile Ultimate Strength
44
0.29
1.6825E+11
8.2171E+10
7.61E+08
1.07E+09
หนวย
𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚−3
𝑃𝑃𝑃𝑃
𝑃𝑃𝑃𝑃
𝑃𝑃𝑃𝑃
𝑃𝑃𝑃𝑃
𝑃𝑃𝑃𝑃
22
2. เงื่อนไขของแรง(Force)และ fixed support
โดยกำหนดคาขนาดของแรง(Force)เปน 22000 นิวตัน เนื่องจากเครื่องบดขยะมีมอเตอรขนาด 30
แรงมา (ดังรูป 3.12 และ 3.13) และ การกำหนดที่จับยึดแนน (fixed support) ตามจุดที่กำหนด (ดังรูปที่
3.14 และรูปที่ 3.15)
รูปที่ 3.12 แสดงคาขนาดและทิศทางของแรงของโมเดลแบบเดิม
รูปที่ 3.13 แสดงคาขนาดและทิศทางของแรงของโมเดลแบบปรับปรุง
23
รูปที่ 3.14 แสดงคาการกำหนดที่จับยึดแนน (fixed support) ของโมเดลแบบเดิม
รูปที่ 3.15 แสดงคาการกำหนดที่จับยึดแนน (fixed support) ของโมเดลแบบปรับปรุง
3.3 วิธีการทดลอง
3.3.1 การสรางแบบจำลองดวยโปรแกรม 3 มิติ (SolidWorks)
ใชโปรแกรม 3 มิติ (SolidWorks) สรางแบบจำลองใบมีดเครื่องบดขยะ มี 2 แบบ คือแบบเดิม
และแบบปรับปรุง คือ แบบจำลองใบมีดแบบเดิมมีขนาดความยาว 320 มิลลิเมตร หนา 38 มิลลิเมตร
และรัศมีใบมีดขนาด 20 มิลลิเมตร และแบบจำลองแบบปรับปรุง มีขนาดความยาว 320 มิลลิเมตร หนา
38 มิลลิเมตร และรัศมีใบมีดขนาด 26 มิลลิเมตร (ดังรูปที่ 3.16 และรูปที่ 3.17)
24
รูปที่ 3.16 แสดงแบบจำลองของใบมีดแบบเดิม
รูปที่ 3.17 แสดงแบบจำลองของใบมีดแบบเดิม
25
3.3.2 นำไปวิเคราะหในโปรแกรม Ansys Workbench
โดยกำหนดคากำหนดคุณสมบัติทางกลใน Engineering Data ,ขนาดของแรง(Force) และ
การกำหนดที ่ จ ั บ ยึ ด แน น (fixed support) แล ว ดู ผ ลลั พ ธ ท ี ่ ต  อ งที ่ ต  อ งการ คื อ ค า การเสี ย รู ป
(Deformation) ค า ความเค น (Strain) และอายุ ก ารใช ง าน(Life) จากนั ้ น บั น ทึ ก ผลการทดลองแล ว
เปรียบเทียบกับใบมีดบดขยะจริงที่เสีย
บทที่ 4
ผลการดำเนินงาน
การดำเนินงานตามขั้นตอนตางๆของการวิเคราะหเพื่อหาผลตอบสนองของโครงสรางทีมีตอแรง
กระทําหรือการกระทําในการทำงานโดยมีแบบจำลอง 2 แบบจำลอง ผลลัพธที่ได จากการจำลองในแตละ
แบบจำลองเพื่อทำการเปรียบเทียบแบบจำลองแตละแบบในหัวขอนั้นๆ
4.1 ผลการจำลองรูปแบบที่ 1
รูปแบบโมเดลที่ 1 เปนการจำลองใบมีดบดขยะโครงสรางแบบดั่งเดิม
4.1.1 ผลการจำลองการเสียรูปโมเดลแบบดั้งเดิม
รูปที่ 4.1 ผลจำลองคา Total Deformation โดยมีคา Max อยูที่ 0.035811 มิลลิเมตร
รูปที่ 4.2 การเปรียบเทียบผลการจำลองการเสียรูปและผลการใชงาน
27
จากรูป 4.2 การเปรียบเทียบผลการจำลองการเสียรูปและผลการใชงาน จะเกิดการเสียรูปที่
บริเวณชิ้นงาน บริเวณที่เกิดการเสียรูปมากที่สุด คือ พื้นที่กรอบสีแดง สวนบริเวณที่เกิดการเสียรูปปาน
กลาง คือ พื้นที่กรอบสม และบริเวณที่เกิดการเสียรูปนอย คือ พื้นที่กรอบสีเหลือง
4.1.2 ผลการจำลอง Equivalent Stress ที่โมเดลแบบดั้งเดิม
รูปที่ 4.3 ผลจำลองคา Equivalent Stress โดยมีคา Max อยูที่ 406.82 Mpa
4.1.3 ผลการจำลอง Equivalent Strain ที่โมเดลแบบดั้งเดิม
รูปที่ 4.4 ผลจำลองคา Equivalent Strain โดยมีคา Max อยูที่ 0.0019189 มิลลิเมตรตอมิลลิเมตร
28
4.1.4 ผลการจำลองอายุการใชงาน (Life) แบบดั้งเดิม
รูปที่ 4.5 ผลจำลองคาอายุการใชงาน โดยมีคา Max อยูท ี่ 2.8869 × 106 ครั้ง
4.1.5 ผลการจำลองความเสียหายแบบดั้งเดิม
รูปที่ 4.6 ผลจำลองความเสียหาย โดยมีคา Max อยูที่ 1032
29
4.1.6 ผลการจำลองคาความปลอดภัย (Safety Factor) แบบดั้งเดิม
รูปที่ 4.7 ผลจำลองคาความปลอดภัย โดยมีคา Min อยูที่ 0.37929
4.2 ผลการจำลองของหัวขอที่ 2
รูปแบบโมเดลที่ 2 เปนการจำลองใบมีดบดขยะโครงสรางแบบปรับปรุง
4.2.1 ผลการจำลองการเสียรูปโมเดลแบบปรับปรุง
รูปที่ 4.8 ผลจำลองคา Total Deformation โดยมีคา Max อยูที่ 0.054251 มิลลิเมตร
30
4.2.2 ผลการจำลอง Equivalent Stress ที่โมเดลแบบปรับปรุง
รูปที่ 4.9 ผลจำลองคา Equivalent Stress โดยมีคา Max อยูที่ 915.42 Mpa
4.2.3 ผลการจำลอง Equivalent Strain ที่โมเดลแบบปรับปรุง
รูปที่ 4.10 ผลจำลองคา Equivalent Strain โดยมีคา Max อยูที่ 0.004318 มิลลิเมตรตอมิลลิเมตร
31
4.2.4 ผลการจำลองอายุการใชงาน (Life) แบบปรับปรุง
รูปที่ 4.11 ผลจำลองคาอายุการใชงาน โดยมีคา Max อยูที่ 2.8869 × 106 ครั้ง
4.2.5 ผลการจำลองความเสียหายแบบปรับปรุง
รูปที่ 4.12 ผลจำลองความเสียหาย โดยมีคา Max อยูที่ 1032
32
4.2.6 ผลการจำลองคาความปลอดภัย (Safety Factor) แบบปรับปรุง
รูปที่ 4.13 ผลจำลองคาความปลอดภัย โดยมีคา Min อยูท ี่ 0.16856
บทที่ 5
สรุปผลการดำเนินงานและขอเสนอแนะ
5.1 สรุปผลการดำเนินงาน
จากการจำลองการวิเคราะหเพื่อหาผลตอบสนองของโครงสรางทีมีตอแรงกระทําหรือการกระทําใน
การทำงานที่เหมาะสมกับการใชงานตางๆโดยสามารถสรุปผลตามหัวขอไดดังนี้
5.1.1 ทำการจำลองใบมีดบดขยะโครงสรางแบบดั่งเดิมและแบบปรับปรุง จากการทดลองผลการ
จำลองการเสียรูปของโมเดลพบว าผลการจำลองรูปแบบที่ 1 มีคาสูงสุดอยูที่ 0.035811 มิลลิเมตร
แบบจำลองรูปที่ 2 มีคาสูงสุดอยูที่ 0.054251 มิลลิเมตร ทำใหเห็นวาโมเดลรูปแบบที่ 2 เสียรูปไดงายกวา
โมเดลรูปแบบที่ 1
5.1.2 ทำการจำลองใบมีดบดขยะโครงสรางแบบดั่งเดิมและแบบปรับปรุง จากการทดลองผลจำลอง
คา ความเคน ของโมเดลพบวาผลการจำลองรูปแบบที่ 1 มีคาความเคนสูงสุด อยูที่ 406.82 Mpa
แบบจำลองรูปที่ 2 มีคาความเคนสูงสุด อยูที่ 915.42 Mpa ทำใหเห็นวาคาความเคนของโมเดลรูปแบบที่
2 มีคามากกวาความเคนของโมเดลรูปแบบที่ 1
5.1.3 ทำการจำลองใบมีดบดขยะโครงสรางแบบดั่งเดิมและแบบปรับปรุง จากการทดลองผลจำลอง
คา ความเครียด ของโมเดลพบวาผลการจำลองรูปแบบที่ 1 มีคาความเครียดสูงสุด อยูที่ 0.0019189
มิลลิเมตรตอมิลลิเมตร แบบจำลองรูปที่ 2 มีคาความเครียดสูงสุด อยูที่ 0.004318 มิลลิเมตรตอมิลลิเมตร
ทำใหเห็นวาคาความเครียดของโมเดลรูปแบบที่ 2 มีคามากกวาความเครียดของโมเดลรูปแบบที่ 1
5.1.4 ทำการจำลองใบมีดบดขยะโครงสรางแบบดั่งเดิมและแบบปรับปรุง จากการทดลองผลจำลอง
คา อายุการใชงาน ของโมเดลพบวาผลการจำลองรูปแบบที่ 1 มีคาอยูที่ 2.8869 × 106 ครั้ง แบบจำลอง
รูปที่ 2 มีคาอยูที่ 2.8869 × 106 ครั้ง ทำใหเห็นวาจำนวนครั้งในโมเดลรูปแบบที่ 1 และโมเดลรูปแบบที่ 2
มีคาไมตางกันมาก แตรูปแบบการเสียรูปแตกตางกันออกไป
5.1.5 ทำการจำลองใบมีดบดขยะโครงสรางแบบดั่งเดิมและแบบปรับปรุง จากการทดลองผลจำลอง
คาความเสียหาย ของโมเดลพบวาผลการจำลองรูปแบบที่ 1 มีคาอยูที่ 1032 แบบจำลองรูปที่ 2 มีคาอยูที่
1032 ทำใหเห็นวาความเสียหายของโมเดลรูปแบบที่ 1 และโมเดลรูปแบบที่ 2 เหมือนกัน แตรูปแบบการ
เกิดความเสียหายตางกันออกไปในแตละรูปแบบ
34
5.1.6 ทำการจำลองใบมีดบดขยะโครงสรางแบบดั่งเดิมและแบบปรับปรุง จากการทดลองผลจำลอง
คาความปลอดภัย ของโมเดลพบวาผลการจำลองรูปแบบที่ 1 มีคาอยูที่ 0.37929 แบบจำลองรูปที่ 2 มีคา
อยูที่ 0.16856 ทำใหเห็นวาคาความปลอดภัยของโมเดลรูปแบบที่ 2 นอยกวา โมเดลรูปแบบที่ 1
จากการทดลองพบวาผลการจำลองในรูปแบบที่ 1 มีลักษณะการเสียรูปเหมือนกับการใชงานจริงของ
ใบมีดเครื่องบดขยะ (ดังรูปที่ 5.1 และ รูปที่ 5.2)
รูปที่ 5.1 ผลจำลองคาการเสียรูปรวม
รูปที่ 5.2 ผลการใชงานจริงของใบมีดเครื่องบดขยะ
35
5.2 ปญหาและอุปสรรค
1. ขอจำกัดในกรณีศึกษาเนื่องจากผูศึกษาขาดความเขาใจในเรื่องการวิเคราะหเพื่อหาผลตอบสนอง
ของโครงสรางทีมีตอแรงกระทําหรือการกระทํา
2. ใชระยะเวลาในการทำการจำลองนานเนื่องจากการกำหนดของเขตเงื่อนไขผิดพลาด ทำใหตอง
ทำการศึกษาและทำการจำลองซ้ำหลายรอบ
5.3 แนวทางการแกไข
ศึกษาและจำลองการวิเคราะหเพื่อหาผลตอบสนองของโครงสรางทีมีตอแรงกระทําหรือการกระทําให
ไดคาที่เหมาะสม
5.4 ขอเสนอแนะ
ในงานวิจัยนี้ยังเปนการทำการจำลองแยกหัวขอ สามารถนำงานวิจัยนี้ไปตอยอดพัฒนาตอใหมีการ
จำลองหลายๆรูปแบบ
36
เอกสารอางอิง
[1] T. Aldeeb, M. Abduelmula “Fatigue Strength of S275 Mild Steel under Cyclic
Loading,” World Academy of Science, Engineering and Technology International
Journal of Materials and Metallurgical Engineering, Vol:12, No:10, 2018
[2] Marcelino P. Nascimento, Renato C. Souza, Ivancy M. Miguel, Walter L. Pigatin, Herman
J.C. Voorwald “Effect of tungsten carbide thermal spray coating by HP/HVOF and
hard chromium electroplating on AISI 4340 high strength steel,” Surface and
Coatings Technology, pp 113-124, 2001
[3] Changyou Li, Weibing Dai, Fei Duan, Yimin Zhang and David He “Fatigue Life Estimation
of Medium-Carbon Steel with Different Surface Roughness,” School of Mechanical
Engineering and Automation, 2017
[4] Melichercik Jan, Kuvik Tomas, Krilek Jozef, Cabalova lveta “Design of the Crusher for
Plastic and Rubber Waste Produced in Automotive Industry,” Technical University
in Zvolen Faculty of Wood Science Slovak Republic, 2021
[5] ปราโมทย เดชะอำไพ, เสฏฐวรรธ สุจริตภวัตสกุล, การวิเคราะหไฟไนตเอลิเมนตดวยโตะชางแอนซีส.
กรุงเทพฯ, โรงพิมพ Green Life Printing House., 2560
ภาคผนวก
ภาคผนวก ก คูมือการใชงานโปรแกรม ANSYS
ภาคผนวก ข สัญลักษณ
38
ภาคผนวก ก คูมือการใชงานโปรแกรม ANSYS
39
ในสวนนี้จะเปนการแนะนำการใชงานเบื้องตนสำหรับโปรแกรม ANSYS STATIC STRUCTURAL 2019
ในแตละหัวขอโดยมี ขั้นตอนดังตอไปนี้
ผลตอบสการจำลองของโครงสรางทีมีตอแรงกระทําหรือการกระทํา
1. เปด Workbench ในโปรแกรม Ansys 19.2 ขึ้นมา
2. ดับเบิลคลิกที่ Static Structural
40
3. กำหนดคา Engineering ตางๆ ของวัสดุที่เราตองการใชงาน
4. ดับเบิลคลิกที่ Geometry เพือ่ ทำการวาด CAD model หรือหากมีไฟล CAD อยูแลวสามารถ
นำเขามาไดที่
41
5. หากวาดหรือนำเขา CAD Model เรียบรอยแลว ปดหนาตาง Geometry แลวดับเบิลคลิกที่
Model
ตามลำดับ เมื่อเขาหนาตาง Model ไดแลว ใหทำการตั้งชื่อ
เงื่อนไขตางๆ ของ Model เชน Mesh และการเปลี่ยนวัสดุที่ใช
6. กำหนดคาเงื่อนไขตางๆใน Model เชนคา Fixed Support, Forces
42
7. ใสคาเงื่อนไขตางๆของ Forces และ Fixed Support
43
8. คลิกขวาที่ Solution แลวเลือกที่ Total Deformation, Stress, Strain, Life, Damage,
Safety Factor และกด Solve
44
ภาคผนวก ข สัญลักษณ
45
สัญลักษณ
𝐵𝐵
คาความสัมพันธระหวางความเครียดยอยจำนวน 6 ตัว
𝐶𝐶
เมทริกซความยืดหยุน
𝑁𝑁𝑒𝑒
จำนวนรอบจาก S-N curve
𝐹𝐹
𝐾𝐾
เวกเตอรซึ่งประกอบไปดวยคาของแรงในทิศแกน x, y ,z ที่จุดตอกัน
เมทริกซความแข็งเกร็ง
𝑛𝑛
ตัวประกอบของความปลอดภัยเพื่อการออกแบบ
𝜏𝜏
ความเคนเฉื่อยยอย
𝛾𝛾
คาโมดูลัสของยัง
𝑠𝑠𝑒𝑒
𝑇𝑇
𝜏𝜏max
𝑉𝑉
คาลิมิตความเคนคงทน
คาบเวลา
คาความเคนเฉือนสูงสุด
ปริมาตรของเอลิเมนต
𝜎𝜎
คาความเคน
𝜎𝜎𝑚𝑚
คาความเคนเฉลี่ย
𝜎𝜎𝑢𝑢
คาความเคนแตกหัก
𝜎𝜎𝑎𝑎
𝜎𝜎𝑒𝑒
𝜎𝜎𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
คาความเคนสลับ
คาความเคนประสิทธิผล
คาความเคนแบบฟอนมีสเซสสูงสุด
𝜎𝜎𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
คาความเคนต่ำสุด
𝜀𝜀
คาความเครียด
𝜎𝜎𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦
𝛿𝛿
คาความเคนคราก
เมทริกซแนวตั้งหรือเวกเตอร
46
ประวัติผูเขียน
ชื่อ-นามสกุล
วัน เดือน ปเกิด
ที่อยู
E-mail
โทรศัพท
ประวัติการศึกษา
ชื่อ-นามสกุล
วัน เดือน ปเกิด
ที่อยู
E-mail
โทรศัพท
ประวัติการศึกษา
นายคุปตภัค หาญศักดิ์สิทธิ์
9 กรกฎาคม 2542
111/25 ซอยบึงขวาง 6 ถนนสุวินทวงศ แขวงแสนแสบ เขตมีนบุรี
กรุงเทพมหานคร 10510
farold0907@gmail.com
097-128-9970
2561 - ปจจุบนั กำลังศึกษาหลักสูตร วิศวกรรมศาสตรบัณฑิต
สาขาวิชาวิศวกรรมระบบการผลิต วิทยาลัยนวัตกรรมการผลิตขั้นสูง
สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง
นายอริยธัช คำแสน
25 พฤศจิกายน 2541
74/12 รามอินทรา 8 แยก 11 แขวงอนุสาวรีย เขตบางเขน กรุงเทพมหานคร
10220
aritat.kh@hotmail.com
083-254-9994
2561 - ปจจุบนั กำลังศึกษาหลักสูตร วิศวกรรมศาสตรบัณฑิต
สาขาวิชาวิศวกรรมระบบการผลิต วิทยาลัยนวัตกรรมการผลิตขั้นสูง
สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง