balok lurus – perbandingan hasil FE berbagai jenis elemen

pada penggunaan alat bantu elemene hingga untuk simulasi mekanika, pengguna diberikan pilihan pada jenis element diantaranya adalah sbb berikut:

  • tetrahedral
  • hexahedral
  • wedge/prism
  • pyramid

2016-12-15-02_40_56-tetrahedron

2016-12-15-02_40_56-hexahedron

2016-12-15-02_40_56-wedge

2016-12-15-02_40_56-pyramid

LISA-FET element type (sumber: Waluyo, 2010)

pemilihan jenis element tersebut disebabkan karena masalah atau kendala hardware resource, waktu penyelesaian, dan otomatisasi meshing. banyak software komersil atau free yg beredar, untuk kasus linear static hal yg membedakannya adalah kecepatan solver dan otomatisasi meshing. idealnya adalah menggunakan jenis element hexahedral linear atau quadratic, namun hal ini mempunyai kekurangan pada saat tahap meshing yg biasanya masih manual dgn partisi. meshing jenis element tetrahedral sudah banyak fully otomatis, sedangkan yg meshing fully automatis hexanedral masih jarang kalaupn ada jenisnya masih unstructured yg pelu peninjauan terhadapmesh quality. sisi lain dari keurangan menggunakan jenis element tetrahedral adalah masalah computational cost (hardware & times). belakangan banyak dikembangkan automatisasi meshing ntuk element kombinasi yg mempunyai dominasi besar jenis hexahedral, hal ini mengimbangi antara masalah computational cost dan meshing.

pada kesempatan ini sya membandingkan hasilberbagai element tersebut pada berbagai permasalahan sederhana (dominasi:lentur, geser, normal & torsi)

case (1) balok kantilever akibat beban merata dan berat sendiri

2016-12-15-03_25_07

 

sebagai acuan dibandingkan dgn jenis element hexahedral quadratic, yg mana jenis element tsb adalah paling akurat.

2016-12-15-03_23_42

2016-12-15-03_23_59

2016-12-15-03_24_14

2016-12-15-03_24_31

 

 

2016-12-15-02_26_03-testhexadom1-geo-scite

Modulus elastisitas material E=25000 210000MPa,  Berat jenis 2400kg/m3, Beban permukaan 0.5N/mm2

2016-12-15-03_01_09-gmsh-d__ccxstudy_testhexadom1a-geo

hasil element jenis tetrahedral,

2016-12-15-03_04_16

2016-12-15-03_05_54

2016-12-15-03_06_56

2016-12-15-03_07_10

dengan mesh refinement,

2016-12-15-07_06_48

 

2016-12-15-02_26_30-gmsh-d__ccxstudy_testhexadom1-geo

hasil analisa element wedge/prism linear,

2016-12-15-03_08_45

 

2016-12-15-02_34_21

2016-12-15-02_35_36

2016-12-15-02_35_06

dengan mesh refinement,

2016-12-15-06_20_57

2016-12-15-03_11_30-gmsh-d__ccxstudy_testhexadom1a-geo

hasil analisa element hexahedral unstructured linear,

2016-12-15-07_02_24

2016-12-15-07_03_07

2016-12-15-07_03_332016-12-15 07_03_20-.png

 

 

 

 

dengan mesh refinement,

2016-12-15-07_00_09

 

 

 

sedangkan hasil analisa element jenis hexahedral structured linear,

2016-12-15-03_30_42

2016-12-15-03_31_11

2016-12-15-03_31_26

2016-12-15-03_31_40

dengan mesh refinement,

2016-12-15-06_27_32

tabulasi perbandingan hasil diatas adalah sebagai berikut, terlihat element linear jenis hexahedral lebih baik dan dapat cepat mencapai konvergensi. element linear tetrahedral tidak akurat, sedangkan element wedge sudah cukup baik. jika menggnakan element kombinasi hexa-dominate sebaiknya mesh kategori coarse sampai medium namun dengan jenis quadratic, hal ini untuk mereduksi computational effort sehingga computer PC home biasa dapat digunakan tanpa komputer high end dgn cloud computing.

2016-12-15-07_51_59-hexdom-ods-openoffice-calc

hasil meshing jenis element hexa-dominate,

2016-12-15-06_56_58-gmsh-d__ccxstudy_testhexadom2-geo

object terlalu sederhana menjadikan meshing di GMSH dgn metode hexa-dominate tidak berhasil, atau sya ada yg terlewat (?)

gambar cukup banyak, nanti untuk kasus lain kondisi torsi & normal dibuat postingan terpisah. ditambahkan juga computational effort in milisecond

 

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