Kamis, 06 Agustus 2015

CAE - mesher solid brick linear hexahedral

postingan sebelumnya ingin mencoba konversi file *.inp ABAQUS hasil program mesher GMSH menjadikan format yang dapat dibaca SAP. program mesher tersebut sudah lamya sya tidak menggunakannya jadi agak lupa (sekalian posting disini buat pengingat sendiri juga), ini saya coba lagi pada object sederhana balok memanjang dan balok lengkung.

2015-08-07 07_53_22-Gmsh - C__Users_synt_Desktop_meshext.geo

2015-08-07 18_13_55-Statistics


2015-08-07 07_52_26-Gmsh - C__Users_synt_Desktop_meshext.geo 2015-08-07 07_53_44-Source 2015-08-07 08_06_39-Gmsh - C__Users_synt_Desktop_unsquadext.geo

2015-08-07 18_13_09-Statistics


2015-08-07 08_07_16-Gmsh - C__Users_synt_Desktop_unsquadext.geo 2015-08-07 08_07_42-Source

coba meshing yang agak rumit ketegori full hexa,

2015-08-07 20_02_14-Gmsh - C__Users_synt_Desktop_platehole.geo

2015-08-07 20_04_16-Statistics

2015-08-07 20_01_38-Gmsh - C__Users_synt_Desktop_platehole.geo

2015-08-07 21_09_21-Source

terilahat masih adanya element prismatiks/wedge (50 elmt.), ini karena boundary edges terdapat lima sisi. padahal jika meshing bidang 2D algorithma GMSH dapat berhasil full quad walau dengan jumlah boundari edges lebih banyak dari 4 sisi, saya coba lagi dgn partisi ulang:

2015-08-07 20_22_00-Gmsh - C__Users_synt_Desktop_platehole2.geo

2015-08-07 20_23_08-Statistics

2015-08-07 20_22_52-Gmsh - C__Users_synt_Desktop_platehole2.geo

2015-08-07 21_11_01-Source

penghalusan mesh dan penambahan tebal object,

2015-08-08 03_20_44-Gmsh - untitled.geo

2015-08-08 03_20_34-Statistics

terlihat hasil meshing masih full hexa. ya, cara partisi menjadikan boundary edges dibuat empat sisi dapat berhasil membuat meshing yg full hexahedral. perlu diperhatikan setting jumlah pembagi mesh pada edge boundary, jika tidak konsisten antar sisinya tetap akan menghasilkan element prism/wedge.

mengenai menjembatani import di SAP nanti akan saya coba pelajari ulang dulu untuk element solid tersebut, dikarenakan jenis 3D solid walau linear saja pengurutan posisi node berbeda tiap program apalagi yg quadratic. hal ini berbeda dengan element tria/quad yang biasanya untuk linear sama berlawanan jarum jam, kecuali yang quadratic.

tambahan catatan:

formulasi element solid brick untuk yang linear saja ada beberapa macam (full integration, reduced integration, incompatible mode dan hybrid) membaca theory manualnya ini hubungannya dengan masalah shear-locking dan lainnya masalah hour-glassing.

2015-08-08 02_16_05-graphics.cs.uh.edu_wp-content_papers_2015_2015-SIGGRAPH-HexmeshAlignment.pdf - C

(source: Deng Z., et al)


membaca dan mengikuti banyak paper, notes dan diskusi dari forum, pendapat para analyst yang sudah banyak berpengalaman (kebanyakan komentar dari tekhnik mesin mekanika) performance element ditentukan dari geometri dan kasus yang ditinjau (contact/plasticity) banyak yang merekomendasikan untuk menggunakan elemen quadratic brick/hexa (as possible) atau quadratic tetra (auto meshing), namun jika yang dihadapi adalah masalah contact, element yg direkomendasikan adalah linear brick/hexa incompatible (fine mesh) karena masalah konvergensi pada element quadratic dengan adanya reaksi pegas kontak yang terbalik di extra nodes, belum lagi tinjauan elemnt quadratic terhadap masalah dinamis?

berikut cuplikan dari pembuat SAP,

"Because of the serious problem associated with shear-locking, the classical compatible four-node quadrilateral and eight-node hexahedral elements should not be used to simulate the behavior of real structures. It has been demonstrated "that the addition of incompatible displacement modes, corrected to pass the patch test, significantly enhances the performance of quadrilateral and hexahedral isoparametric elements.

2015-08-07 15_19_59-edwilson.org_BOOK-Wilson_05-iso.pdf - Citrio

The nine-node quadrilateral and the 27-node hexahedral elements are accurate and can be improved by adding corrected incompatible modes. For example, cubic modes can be added to the nine-node plane element in which the exact results can be calculated, for tip shear loading, using only one element to model a cantilever beam."

element order and conectivity di SAP dan rekomendasi dari program theory manual,

2015-08-07 15_32_03-CSiRefer.pdf - Adobe Reader

"Solid element is an eight-node element for modeling three- dimensional structures and sol ids. It is based upon an isoparametric formulation that includes nine optional incompatble bending modes.

The locations of the joints should be chosen to meet the following geometric conditions:

  • The in side angle at each corner of the faces must be less than 180°. Best resultswill be ob tained when these an gles are near 90°, or at least in the range of 45° to 135°.

  • The aspect ratio of an element should not be too large. This is the ratio of the longest dimension of the element to its shortest dimension. Best results are obtained for aspect ratios near unity, or at least less than four. The aspect ratio
    should not exceed ten.


These conditions can usually be met with adequate mesh refinement."

dan berikut element order linear brick di ABAQUS,

2015-08-07 15_55_43-e3dsolid-node-face-num.png (521×575) - Citrio

"C3D8I 8-node linear brick, incompatible modes"


jadi di SAP menggunakan formula element SOLID yang sebanding lenear brick/hexa C38I nya ABAQUS. mengenai konversi input files kelihatan sudah, ini ada masalah kalo input ABAQUS mau dimodifikasi menjadikan terbaca di SAP, node element order posisinya berbeda. di ABAQUS masih menggunakan prinsip urutan berlawanan jarum jam sedangkan di SAP tidak seperti itu.

Minggu, 02 Agustus 2015

CAE - meshing unstructured quad di SAP2000

beberapa waktu lalu pada artikel lain sejenis ada pengunjung dari luar ( sdr Hadi C.) yg mengharapkan saya menulis step-by step cara meshing pada balok castelled (circular), berikut cara langkah-langkahnya yg sya tempuh serta beberapa percobaan model meshing pada bentuk lainnya sembarang. mementukan suatu joint, pilih lalu lakukan replicate secara radial 2015-08-02 20_00_35-Replicate 2015-08-02 20_01_05-X-Y Plane @ Z=0 buat satu garis (line frames) penghubung dua titik (bagian bawah) lalu ulangi replicate secara radial 2015-08-02 20_03_13-Replicate 2015-08-02 20_04_12-X-Y Plane @ Z=0 garis horisontal dan vertikal sebagai batasan area seperempat lingkaran tersebut, ini dapat dengan mudah menggunakan point snap atau horisontal/vertikal drawing constraint. lakukan pembagian garis tersebut menjadi beberapa segment. 2015-08-02 20_04_43-Divide Selected Frames 2015-08-02 20_04_54-X-Y Plane @ Z=0 membuat sebuah area object (plate) 2015-08-02 20_05_37-X-Y Plane @ Z=0 lalu pilih area object tersebut beserta garis dan point, kemudian meshing object 2015-08-02 20_06_18-Divide Selected Areas 2015-08-02 20_06_47-X-Y Plane @ Z=0 element plate jenis quad yg tidak beraturan (unstructured) dibuat secara otomatis oleh program, kemudian lakukan penghapusan secara manual pada element plate yg tidak diperlukan. 2015-08-02 20_07_49-X-Y Plane @ Z=0

dibawah adalah cuplikan langkah object lain sejenis,


2015-08-02 20_09_39-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 20_10_18-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 20_11_01-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 20_11_28-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 20_12_21-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 20_14_33-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 20_15_08-X-Y Plane @ Z=0


object lain sejenis,


2015-08-02 20_27_00-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 20_26_43-X-Y Plane @ Z=0 2015-08-02 20_28_17-X-Y Plane @ Z=0 2015-08-02 20_28_59-X-Y Plane @ Z=0


bentuk lain object segi-tiga sembarang,


2015-08-02 21_27_35-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 21_27_18-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 21_29_27-X-Y Plane @ Z=0


bentuk lain object lubang segi-empat sembarang,


2015-08-02 21_30_46-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 21_31_08-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 21_33_27-X-Y Plane @ Z=0


tidak semua object dapat berhasil dibuat meshing quad otomatis oleh program, berikut object yg gagal dibuat walau sudah dilakukan pembagian/partisi tetap saja tidak berhasil.


2015-08-02 20_57_35-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 20_59_14-X-Y Plane @ Z=0


2015-08-02 21_12_02-X-Y Plane @ Z=0


bahkan untuk object sederhana dari segi-enam saja tidak berhasil dibuat automatis oleh program, walau terlihat untuk object tersebut akan dengan mudah dilakukan manual dengan partisi sebelumnya.


2015-08-02 21_44_20-X-Y Plane @ Z=0


mungkin nanti ada waktu akan ditambahkan hasil dari program dedicated mesher seperti GiD atau GMSH untuk object yg gagal tersebut.


*updates


berikut hasil dari program mesher GMSH untuk object yg gagal tersebut diatas, prinsip pemodelannya juga cukup berbeda dgn SAP, dengan program GMSH tidak dilakukan penghapusan hasil quad mesh yg tidak digunakan.


2015-08-03 23_17_46-Gmsh - C__Users_synt_Downloads_gmsh-2.10.1-Windows32_gmsh-2.10.1-Windows_test2.g


2015-08-03 23_09_43-Gmsh - C__Users_synt_AppData_Roaming_untitled.geo


sayang hasil mesh yg memungkinkan diantaranya di export ke ABAQUS format, tidak ada dukungan langsung untuk SAP (setahu sya untuk GiD sudah mendukung). ada yang memungkinkan dijembatani dengan fasilitas import NASTRAN yg tersedia di program SAP, namun sya belum pernah berhasil.


*updates,


jembatan files untuk import dgn NASTRAN agak sulit, berpikir untuk modifikasi file input ABAQUS saya mencari alternatif lain ... back to basic menggunakan input SAP90 namun sudah tidak ada dukungan? malahan import yg disediakan adalah untuk STAAD/GTSTRUDL.


jump sya quick modeling untuk menguji saja intregitas beberapa program tersebut. analisa jenis sambungan tubular truss, meshing dgn GMSH dan lalukan modifikasi file input kemudian import ke SAP.


2015-08-04 19_24_20-Gmsh - C__Users_synt_Pictures_gm2.msh


meshing yg ditentukan jenis linear karena program SAP tidak mendukung element quadratic, hasil mesing masih terdapat sebagian kecil jenis triangle namun ini tidak masalah karena SAP menytediakan untuk jenis element tersebut.


INP files cukup berguna karena adanya hubungan grouping set dari ABAQUS dengan fungsi ... to ... dari GTSTRUDL/STAAD sehingga untuk elemnt yg berbeda properti dapat ditentukan dengan mudah.


tubecon1


sya menerapkan multipoint constraint untuk kemudahan menghubungkan joint yg menerima gaya pembebanan  atau dihubungkan dengan lement frames/beam untuk mereduksi model jika akan dianalisa secara keseluruhan.


tubecon2


dibawah model test lainnya untuk bentuk base plate atau end plate profil tubular, analisa sederhana hanya beban tarik. sebenarnya model dibawah masih memungkinkan from scratch di SAP karena kondisi simetri siklis, hanya untuk test saja.


2015-08-05 21_08_39-Gmsh - C__Users_synt_Pictures_netgen.msh


polebase0


polebase


 modifikasi file *.inp menjadi file *.gti/*.std masih sya lakukan secara manual, mungkin ini perlu program buatan agar dapat secara otomatis mengkonversinya, mengingat software mesher external masih diperlukan karena keterbatasan SAP untuk element shell yang lengkung apalagi pertemuan dua atau lebih profil batang pipa.


karena adanya software tertentu yg belum mendukung element shell triangle, maka sya mencoba membuat ulang yg mirip baseplate diatas from scratch dgn GMSH, hanya sebagian model saja dibuat. stiffener belum di model dan juga belum dilakukan setting untuk distribusi kehalusan mesh (masih uniform default program).


2015-08-06 23_49_37-Gmsh - C__Users_synt_Desktop_ex2.geo 2015-08-06 23_50_38-Gmsh - C__Users_synt_Desktop_ex2.geo


terlihat masih adanya element triangle sebanyak 4 element, kelihatannya daerah tumpuan baut dan ini perlu dirubah dengan cara partisi ulang untuk medapatkan hasil mesh yg full quad.



lainnya nanti juga mungkin sya akan mencoba modifikasi input untuk element solid...