-> แนะนำตัว
ผู้เขียนถือว่าเป็นน้องใหม่ที่เพิ่งเข้ามาสัมผัสกับ การประยุกต์ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ในการทำนายพฤติกรรม ของผลิตภัณฑ์ที่เราสนใจ และแก้ปัญหาในทางวิศวกรรมได้ไม่นาน ดังนั้นบทความนี้จึงเป็นการนำประสบการณ์ที่ได้จาก การฝึกใช้คอมพิวเตอร์โปรแกรมที่ ประยุกต์ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มาเล่าสู่กันฟัง เพื่อเผยแพร่ แบ่งปันความรู้ ประสบการณ์ และให้เป็นกำลังใจแก่ผู้ที่เริ่มเรียนรู้การประยุกต์ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มาใช้ในงานวิศวกรรม

โดยส่วนตัวผู้เขียนมีพื้นฐานทางด้านการใช้คอมพิวเตอร์โปรแกรมช่วยในการออกแบบ (Computer Aided Design - CAD) จึงพอจะเข้าใจขั้นตอนและกระบวนการสร้างแบบจำลองของชิ้นงานบ้างเล็กน้อย แต่ไม่เคยได้สัมผัสกับการนำคอมพิวเตอร์โปรแกรมช่วยในการวิเคราะห์ทางวิศวกรรม ( Computer Aided Engineering - CAE ) โดยตรง และเมื่อมีโอกาสได้เข้ามาเรียนรู้คอมพิวเตอร์โปรแกรมที่ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ในการวิเคราะห์ปัญหา ผู้เขียนพบว่ามีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรู้ว่าผลลัพธ์ที่ได้จากการใช้คอมพิวเตอร์โปรแกรมดังกล่าวมีความถูกต้องหรือไม่ จึงเป็นส่วนที่จุดประกายให้ผู้เขียนอยากจะทำความรู้จักกับขั้นตอนการประยุกต์ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ในงานวิศวกรรมมากยิ่งขึ้น

-> ก้าวแรกกับคอมพิวเตอร์โปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์
เมื่อผู้เขียนได้ก้าวเข้ามาสัมผัสกับการประยุกต์ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ สิ่งแรกที่ได้รับการถ่ายทอด ก่อนที่จะเริ่มเรียนรู้การใช้คอมพิวเตอร์โปรแกรม คือ กล่องเครื่องมือ 3 กล่อง ซึ่งเป็นขั้นตอนหลัก 3 ขั้นตอนในการใช้คอมพิวเตอร์โปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์ ได้แก่ ขั้นตอน Pre-Processor, Analysis และ Post-Processor กล่องเครื่องมือแรกที่เรียกว่า Pre-Processor คือการจัดเตรียมข้อมูลเพื่อนำไปวิเคราะห์ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ โดยเริ่มจากการสร้างรูปแบบจำลองของชิ้นงาน เพื่อจำลองรูปร่างของชิ้นงานที่ต้องการวิเคราะห์ลงในคอมพิวเตอร์โปรแกรม จากนั้นจึงสร้างรูปแบบไฟไนต์เอลิเมนต์ ( Finite Element Model ) โดยแบ่งย่อยรูปร่างของแบบจำลองขนาดใหญ่ให้เป็นเอลิเมนต์ ( Element ) เล็กๆ คล้ายกับการนำเอาแผ่นกระจกชิ้นเล็กๆ มาปะลงบนโครงสร้างขนาดใหญ่ เช่น รูปปั้นยักษ์ตามวัดสำคัญๆ ในประเทศไทย ซึ่งทำให้มองเห็นโดยภาพรวมได้ว่าเป็นยักษ์ แต่เมื่อเข้าไปมองใกล้ๆ จะเห็นว่าเป็นกระจกแผ่นเล็กๆ ที่เรียงต่อกันอย่างเป็นระเบียบ
ระเบียบ ในลักษณะเดียวกันนี้เอง การวิเคราะห์ปัญหาด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ก็จะแทนรูปแบบจำลองชิ้นงานที่เราสร้างขึ้นด้วย เอลิเมนต์ขนาดต่างๆ ตามที่เรากำหนด โดยจุดมุมของแต่ละเอลิเมนต์ซึ่งเรียกว่าจุดต่อ ( Node ) จะเป็นจุดเชื่อมต่อของแต่ละ เอลิเมนต์เข้าด้วยกัน กลายเป็นรูปร่างตามแบบจำลองที่เราต้องการวิเคราะห์ นอกจากการเตรียมรูปแบบไฟไนต์เอลิเมนต์แล้ว ขั้นตอน Pre-Processor ยังรวมถึงการกำหนดเงื่อนไขขอบเขตของปัญหา ( Boundary Conditions ) เช่น การกำหนดขอบของรูปแบบจำลองที่ไม่มีการเคลื่อนที่ แต่สามารถหมุนรอบตัวเองได้ในแกนใดๆ รวมถึงการกำหนดขนาดและ ทิศทางของแรงกระทำต่อชิ้นงานที่เราจะทำการวิเคราะห์ เป็นต้น ดังนั้นผู้เขียนจึงมักจะถูกกำชับเสมอว่า ควรกำหนดลักษณะปัญหา และเขียนสิ่งที่ต้องทำอย่างคร่าวๆ ให้เรียบร้อยอยู่บนกระดาษเสมอก่อนจะไปนั่งอยู่หน้าจอคอมพิวเตอร์ ซึ่งวิธีนี้ใช้ได้ผลดีทีเดียว เพราะทำให้รู้ว่า สิ่งที่เราต้องการคืออะไร เราต้องทำอะไร และสามารถตรวจสอบได้ทุกขณะว่าตอนนี้เราทำงานถึงขั้นตอนไหน เป็นการป้องกันข้อผิดพลาดจากความเผอเรอของคน ( Human error )

กล่องเครื่องมือที่ 2 หรือขั้นตอน Analysis คือ การสั่งให้คอมพิวเตอร์โปรแกรมวิเคราะห์ปัญหาโดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ซึ่งในช่วงแรกผู้เขียนก็เพียงทำความเข้าใจว่าเป็นกระบวนการที่สั่งให้คอมพิวเตอร์โปรแกรมคำนวณ เพื่อหาคำตอบที่เราต้องการ แต่สิ่งที่ผู้เขียนไม่ค่อยจะให้ความสนใจคือรายละเอียดขั้นตอนการวิเคราะห์ปัญหา (ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดคำถามอีกมากมายในเวลาต่อมา)

กล่องเครื่องมือที่ 3 คือ Post - Processor เป็นขั้นตอนการแสดงผลการวิเคราะห์ปัญหาที่ผ่านกระบวนการวิเคราะห์ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เป็นขั้นตอนที่ผู้เขียนชอบ เพราะคอมพิวเตอร์โปรแกรมที่ใช้ในการวิเคราะห์ผลด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ส่วนมากจะแสดงค่าที่เราสนใจด้วยแถบสีหลายระดับสี เช่น ถ้าเป็นปัญหาที่วิเคราะห์เกี่ยวกับโครงสร้าง สิ่งที่เราสนใจก็คือบริเวณที่เกิดความเค้นสูงซึ่งบริเวณนั้นก็จะมีสีแดง และค่าความเค้นที่ต่ำลงมาจะแสดงด้วยการเรียงสีจากสีส้ม สีเหลือง ไปจนถึงสีชมพูที่แสดงค่าความเค้นที่น้อยที่สุด เป็นต้น