perbedaan hasil FE analisa berbagai jenis element pada balok pre-twisted

[draft]

contoh kasus analisa menggunakan element shell biasa/standard yg umumnya banyak digunakan program FE general dibandingkan terhadap hasilnya dengan element shell continuum 3D yg hanya tersedia pada beberapa software FE spesifik seperti Abaqus/CalculiX,

2016-11-16-09_47_46

diketahui dimensi balok:

  • panjang, L=12.00 m
  • lebar, b=1.10 m
  • tebal, t=0.32 m

material properties:

  • Modulus elastisitas, E=29000 kPa
  • Angka banding poison, v=0.22

geometri balok dilakukan pre-twisted sebesar 90deg dengan perubahan linear tiap segment elemennya. beban yg diterapkan berupa point load sebesar 1.0 N pada arah sumbu-Y global dan akan dibandingkan hasil analisa defleksi arah tersebut, study konvergensi  menggunakan berbagai element serta kehalusan mesh:

  • conventional 1D beam element, both Euler and Timoshenko beams
  • expanded beam 3D continuum
  • linear shell element (quad 4), both for Mindlin-Reissner thick and Kirchof-Love thin
  • quadratic shell element (quad 8), both for Mindlin-Reissner thick and Kirchof-Love thin
  • continuum 3D shell element
  • brick/solid element, linear & quadratic

seperti yg sudah banyak diteliti, penggunaan conventional shell element gagal mencapai konvergensi pada kasus diatas walau digunakan refined dengan mesh yg sangat halus.

2016-11-16-10_21_21-manual-pdf-adobe-acrobat-reader-dc

(source: LISA-FET/Kemp V.,2013)

tampilan hasil analisa menggunakan jenis element quadratic shell (quad 8) Mindlin-Reissner thick plate theory memperhitungkan deformasi geser.

2016-11-16-10_28_21

(16 element, 69 nodes)

2016-11-16-10_30_15

(64 element, 223 nodes)

berikut perbandingannya dengan hasil analisa menggunakan element shell continuum (S8),

2016-11-16-10_32_57

(16 element, 165 nodes)

2016-11-16-10_34_04

(64 element, 551 nodes)

terlihat penggunaan element shell continuum dapat mencapai konvergensi dan bahkan dengan cukup cepat diterapkannya mesh refinement, dan ini merupakan indikasi yg menunjukan penggunaaan element tersebut lebih akurat. dibawah adalah tampilan kontur distribusi tegangan von-Mises

2016-11-16-10_45_05

 

to be added,..

yg belum beam 1D element conventional/standard dengan beam continuum 3D, Kirchof thin shell & Timoshenko thick beam serta element solid true. nanti ada waktu dibuat menyusul kemudian perbandingannya,

lainnya analisa nonlinear plastisitas mencari nilai tegangan residu dan deformasi permanen akibat pemutaran penampang balok sebesar 90deg pada jung yg sebelumnya tegak seperti posisi pada tumpuan.

 

*updates

hasil analisa dengan menggunakan conventional 1D beam element, Euler mengabaikan deformasi geser.

2016-11-16-11_09_13

2016-11-16-11_09_37

(8 element, 9 nodes)

penghalusan jumlah pias pembagi (mesh refinement),

2016-11-16-11_39_43

(16 element, 17 nodes)

2016-11-16-11_58_48

(32 element, 33 nodes)

kontur tegangan arah sumbu utama pada titik sudut tepi penampang balok,

2016-11-16-12_55_21

hasil analisa menggunakan elemen beam continuum 3d quadratic (B32),

2016-11-16-11_36_38

(16 element, 200 nodes)

tampilan kontur distribusi tegangan von-Mises,

2016-11-16-11_43_07

penghalusan mesh transisi kelengkungan,

2016-11-16-12_01_45

2016-11-16-12_03_10

 

**Note: Finite Element Solver are LISA-FET/MW and CalculiX

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s