OS-32bit waktu untuk menyelesaikan persamaan dan jumlah maksimalnya

[ draft ]

walaupun saat ini komputer sudah canggih dan dapat menyelesaikan model FE dengan jumlah besar, namun tetap saja pemilihan element masih banyak diperbincangkan, diantaranya pemilihan menggunakan beam, shell, solid atau mixed. bahkan Abaqus/CalculiX mempunyai jenis element shell yg dikembangkan menjadi solid element yg dinamakan shell continuum menurut manualnya lebih cepat dan akurat (shear locking) dari solid element namun lebih baik dari shell element (?). berbeda dengan element shell conventional yg mempunya DOF's 6 per nodes (3trans & 3rots), element shell continuum hanya 3dof's trans per nodes namun di expanding.

(source: HKS, 2005)

(source: Dhondt, 2004)

untuk mereduksi jumlah nodes biasanya dilakukan mixed element, namun akan ada masalah disambungannya jika menggunakan rigid links karena pada group nodes tersebut akan tetap kaku bidang (stay plane). kalo di NASTRAN ada element RBE3 yg mana tidak kaku ideal seperti rigid links, jadi pengaruh warping dan rasio poison terwakilkan, sedangkan di Abaqus/CalculiX perlu ditentukan sendiri oleh user dengan multipoint contsraint atau equations.

(source: MSC, 2001)

untuk saat ini mungkin yang ditinjau adalah element shell continuum dan solid saja dulu terhadap lamanya waktu penyelesaian, setelah itu yg perlu dibandingkan adalah penggunaan element shell continum pada object lengkung dengan patahan halus dan kasar (knot). ditinjau pelat pesegi dengan tumpuan jepit setiap sisinya, analisa hanya terhadap berat sendiri.

(265nodes & 1.049nodes)

(4.147nodes & 16.673nodes)

(66.625nodes & 266.369nodes)

(4.260.353nodes, zoom 10x)

Hasil analisa dengan model menggunakan element shell continuum (S4) yg auto akan di expanding menjadi C3D8I,

terlihat solver dengan iterative scaling mampu menyelesaikan sampai jumlah nodes ~3.6jt atau ~830rb persamaan jika menggunakan element shell continuum. dengan solver iterative kemampuan penyelesaian hampir ~40% lebih besar dibanding solver default nya. namun disisi lain untuk kasus node lebih sedikit akan memerlukan waktu yg hampir dua kali lipatnya.

Hasil analisa dengan model menggunakan element solid,



terlihat berbeda pada penyelesian model element solid (C3D8) yg mana sebelumnya solver iterative lebih lambat, namun menjadi sebaliknya yaitu sekitar ~30% lebih cepat. selain itu solver iterative scaling dapat menyelesaikan lebih besar dapat sampai ~1.3jt persamaan atau sekitar ~440rb nodes.



Penggunaan mesin penyelesai persamaan atau solver, sudah pernah sya posting sebelumnya. jika user ingin menggunakan solver TAUCS atau lainya pada CalculiX maka perlu compiled ulang, namun apakah ini berpengaruh besar jika operating system yg digunakan tetap 32bit?

Idealnya untuk spesisikasi komputer yg digunakan untuk komputasi adalah operating system yg 64bit, karena dapat memaksimalkan kinerja ram. Jika menggunakan windows 7 home maksimal ram adalah 16G sedangkan untuk yang versi pro dapat mencapai 192G, sedangkan jika menggunakan Linux dapat sampai 1TB. maksimal ram tergantung dari motherborad dan processor yg sudah support atau belum.

dapat dari forum mengenai kapaitas runing model maksimal ternyata sudah pernah dibahas oleh  Jörg Hiller (2008), dokumentasi dlm bahasa jerman jadi waktu sya telusuri dgn mesin pencari tidak ketemu karena kata kunci yg sya gunakan adalah bahasa inggris. berikut grafik dari report yg sudah ditempuhnya,

(source:  Jörg Hiller, 2008)

melihat grafik, untuk iterative solver 32bit dapat mencapai ~525 element. berbeda dgn komputer sya yg hanya mencapai ~450 element, mungkin ini dikarenakan perbedaan operating system 32bit Linux dgn Windows.

Spek komputer yg sya gunakan:

Operating System, Windows 7 Home 32bit with 4G ram.



terlihat processor notebook sudah support untuk 64bit, namun windows original bawaan sayang jika di replace begitu saja. lagipula untuk computing sya lebih suka menggunakan PC ketimbang notebook, masalahnya di overheat yg pernah sya alami.

Mengenai waktu komputasi dan kinerja komputer, ada hal challenging telah ditempuh developer OpenSEES dengan diberikannya fasilitas cloud computing, user upload dan running model lalu sudah dapat menggunakan 100 processor dengan biaya rental yg relatif murah sekitar $1 per jam running.

Read More

steel & concrete material properties for FEA

[ draft ]

ini kelanjutan dari postingan sya terdahulu, sebenarnya sya sudah lama minat dengan analisa perilaku mekanika struktural dgn material diluar batas elastis dan linear.. namun karena rutinitas selama ini sya sebagai design engineer jadi hanya berkutat dgn codes dan textbook design saja. sering juga sya menempuh analisa FEA untuk kasus khusus atau skala besar namun hanya sebatas penggunaan element shell dan analisa linear, walau itu sudah cukup mewakilkan untuk keperluan desain namun belum bisa untuk dapat mengetahui kapasitas sesungguhnya. ya jalan yg memungkinkan bagi saya adalah menempuh analisa nonlinear dgn bantuan FEA, tidak ke lab fisik saja biar akurat ? ... hmm, not now or it's may not for me - i'm just individual. kalo benchmark & validation hasil FEA nanti ya tetap harus dengan hasil uji eksperimental dari berbagai pustaka.

data yg sedang sya kumpulkan adalah hanya untuk material baja dan beton saja, jadi lebih spesifik ke struktural, untuk material baja mungkin tiga yg sya tampilkan disini yaitu untuk: baja tulangan, baja profil struktural, dan baut struktural sedangkan untuk beton yg jenis normal, medium dan high strength. harapannya dapat terkumpul hasil dari beberapa publikasi terhadap test monotonic dan cyclic, data hasil tersebut perlu dikonversi/disesuaikan menjadi true stress dan true strain sebagai masukan material properties software FEA. agak berbeda untuk properties cyclic, akan ada beberapa parameter tergantung constitutive law of materials dari yg telah di implementasikan tiap software. disini yg belum dan kelihatan masih jauh, terakhir damage law of material. kalo steel structural terakhirnya di stabilitas, namun melihat banyak publikasi saat ini sudah dapat munjukkan mampu dgn hasil cukup akurat jika dianalisa dgn metode Riks. beda dengan beton bertulang, karena kompleksitas interaksi dan perilaku materialnya.

Sebagai catatan, dibawah ini adalah grafik tegangan regangan secara typical saja. dapat digunakan sebagai study awal analisa nonlinear, namun jika untuk tinjauan aktual perlu hasil test aktual juga sesuai material aktual terpasang.

1. Reinforcing Bars

Grade 60 (source: Naito, 1999)

Grade 40 & Grade 60 (source:Lowes, Moehle,Mazzoni, 1995)

(source: Kim, 2007)

Grade 380 - DH24

Grade 275 - R10

(Source: Scott, 1980)

Grade U50

(Source: Retika etal, 2010)

Grade 60 (source: Ma et al, 1976)

Grade 40 < X < Grade 60 (source: Panthaki, 1991)

Dia. 1"

Dia. 1/2"

(source: Kent and Park, 19xx)

2. Steel Structure

3mm thick

5mm thick

7mm thick

corrugated plate (source: Kennedy and Lee, 1988)

Grade S355

Grade S690

(source: Margarida, 2004)

cut-off part of WF sections

(source: Erdal, 2011)

Grade 300W

Grade 350W

Grade 480W

Grade 700Q

cut-off part of WF sections

(Source: Yuan, 1997)

(source: Lawrence et al, 1978)

Steel A

Steel B

(source: Kaufmann et al, 2001)

(source: Harmathy and Stanzak, 1970)

3. Structural Bolt

Bolt A325 (*124 ksi ~ 855MPa)

Bolt A490 (*155 ksi ~ 1070MPa)

(source: Wade , 2006)

JIS B 0205 dia.12mm (*8tonf~6400kgf/cm2)

JIS B 0205 dia.20mm (*25tonf~7230kgf/cm2)

(source: Yamaghuci, 1996)

4. Concrete

Normal, Medium and High Strength (source: Shah et al, 1994)

(source: Sideris and Manita, 2003)

(source: Metin and Selim, 2006)

(source: Wang et al, 2004)

(source: Madhu, 2009)

(source: Hsu et al, 1998)

High Strength Concrete f'c>70Mpa (source: Wang et al, 2004)

Note:

• 1 inch = 25.4mm


• 1 ksi = 6.8948 MPa ( 40 ksi ~ 276 MPa)


• 1 degF = -17.2222 degC

Read More