ไม้ถูกใช้ในการสร้างบ้านของคนไทยเรามาตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน และยังใช้ในการสร้างอุปกรณ์ต่าง ไม่ว่าจะเป็นแจกัน จาน ชาม ช้อม โต๊ะตู้ เตียง เครื่องใช้เฟอร์นิเจอร์อื่น ๆ ล้วนทำมาจากไม้ทั้งสิ้น ปกติช่างไม้จะนั้นจะใช้ทักษะส่วนตัวและประสบการณ์อันโชกโชนในการรังสรรค์ผลงานต่าง ๆ ขึ้นมาเพื่อให้เฟอร์นิเจอร์และอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ทำจากไม้นั้นมีความสวยงามและมีคุณภาพ ในฐานะที่เราเป็นส่วนหนึ่งของงานวิศวกรรม เราจะนำองค์ความรู้ที่เรามีมาใช้กับไม้ได้อย่างไรวันนี้เราจะมาลองดูกันใน SOLIDWORKS กันครับ

 

ไม้นั้นสามารถจำแนกได้ว่าเป็นวัสดุประเภท Anisotropic หมายความว่าคุณสมบัติทางกลของไม้นั้นขึ้นอยู่กับทิศทาง เราจะสังเกตได้ว่าไม่ไผ่นั้นเมื่อตัดเป็นรูปร่างแบบ ตอก แล้วเมื่อเราลองดึงตามความยาวแล้วจะพบว่ามันเหนียวมากดึงอย่างไรก็ไม่ขาด แต่ลองฉีกเป็นเส้น ๆ กับพบว่ามันสามารถทำได้อย่างง่ายดาย นั่นก็เพราะว่าคุณสมบัติความแข็งแรงของไม้ขึ้นอยู่กับทิศทางนั่นเอง หากทิศทางที่แรงมากระทำนั้นอยู่ในแนวเส้นใยของไม้แล้วทางนั้นก็จะเหนียวเป็นพิเศษเมื่อเทียบกับทิศทางอื่น ดังนั้นในการคำนวนความแข็งแรงในโครงสร้างที่เป็นไม้นั้นจำเป็นต้องกำหนดคุณสมบัติของ Elastic Modulus / Poisson Ratio  และ Shear Modulus ทั้งสามแกน เพื่อบ่งบอกความแข็งแรงของไม้ชนิดนั้น ๆ ค่าต่าง ๆ เรานี้นั้นสามารถได้มาด้วยการนำไม้ไปทดสอบแรงดึง แรงเฉือน หรือ Flexural Modulus และอีกหลาย ๆ อย่างที่ต้องทำเพื่อให้ได้ค่าเหล่านี้มา

ขอกลับเข้ามาสู่การทำเฟอร์นิเจอร์กันอีกครั้ง หารกเราต้องการออกแบบเฟอร์นิเจอร์ที่ต้องรับน้ำหนักหรือภาระกรรมตามที่ต้องการแล้ว เราจะทำได้อย่างไรใน SOLIDWORKS ลองตัวอย่างม้านั่งที่ต้องรับน้ำหนักคนนั่งหนึ่งคน สิ่งแรกที่ผมทำคือเนื่องจากไม้นั้นมีคุณสมบัติทางกลขึ้นกับทิศทางดังนั้นผมต้องการทิศทางซึ่งสามารถหาได้จากการสร้าง Coordinate ขึ้นมาเพื่อบอกทิศทางของคุณสมบัติของไม้ จากนั้นผมไปที่ Apply/Edit Material เลือกสร้าง Material ใหม่ขึ้นมา โดยเราจะกำหนดคุณสมบัติลงไป โดยในส่วนของ Model Type นั้นเลือกเป็น Linear Elastic Orthotropic ซึ่งจะปรากฏช่องใส่คุณสมบัติขึ้นมา Elastic Modulus in X / Elastic Modulus in Y / Elastic Modulus in Z / … เราจะต้องใส่ค่าในช่องที่เป็นตัวหนังสือสีแดงให้ครบ โดยที่ทิศทาง X นั้นจะเป็นทิศทางตามแนวเส้นใยของไม้หรือเป็นทิศทางที่มีความแข็งแรงมากที่สุด

ในการกำหนดทิศทางคุณสมบัติของไม้ลงในชิ้นงานนั้นจะกำหนดโดยผ่านทาง Refernce Geometry ซึ่งในช่อง Reference Geometry นั้นให้เลือก Coordinate ที่สร้างไว้ โดยที่ทิศทาง X นั้นเป็นทิศทางตามแนวเส้นใยไม้ ดังแสดงในรูปนั้นทิศทางตามความยาวของกระดานนั้นเป็นทิศทางตามแนวเส้นใย จึงเลือกใช้ Coordinate System1 เป็นตัวบอกทิศทาง ส่วนไม้ที่เหลือก็กำหนดเช่นเดียวกัน แต่ใช้ Coordinate System อื่น ที่มีทิศทางเป็นไปตามเส้นใย

ถ้าได้ลงลึกในด้านวัสดุคอมโพสิทแล้ว การกำหนดทิศทางของคุณสมบัติของไม้นั้นจะเป็นตัวนำไปสร้างสิ่งที่เรียกว่า ABD Matrix (ลองหาอ่านกันดูนะครับ) ซึ่งใน Matrix นี้จะเป็นตัวบ่งบอกได้อย่างดีว่าไม้จะมีการเสียรูปหรือบิดเบี้ยวแบบใดได้โดยที่เราไม่จำเป็นต้องคำนวน โดยดูจาก Matrix นี้เราสามารถที่จะเลือกการวางตัวของลายไม้ได้เพื่อให้เกิดการเสียรูปตามที่ต้องการ ที่เหลือก็เพียงกำหนด Boundary Condition ลงไป ก็จะสามารถคำนวนความแข็งแรงของเก้าอี้ไม้ได้ และเลือกการออกแบบที่ถูกต้องได้

 

———————————————————————

ติดต่อเราได้ที่
โทร 02-089-4145 (จ-ศ 8.30 – 17.00 น.)
ติดต่อได้ทุกเวลาโทร 097-158-8174
[email protected] คลิก https://bit.ly/2yrNF24
เว็บไซต์ https://metrosystems-des.com/
YouTube https://www.youtube.com/user/MetroSolidWorks
Facebook Fanpage https://www.facebook.com/metrosolidworks/
Inbox มาเลยก็ได้น้า
รัก SOLIDWORKS สุด ๆ คลิกเลย https://www.facebook.com/groups/2076765539017446/