beberapa pemilihan elemen FE untuk kondisi necking

necking terjadi saat contoh uji bahan dengan material daktail (seperti baja) mendekati kondisi ultimit dan sesaat sebelum putus (fracture), adanya deformasi besar perubahan penampang (lebar dan tebal) cukup signifikan dan dapat terlihat dengan kasat mata.

.

(source : Gardner etal, 2015)

.

.

.

sebaiknya dilakukan pembagian pias cukup banyak dan rapat pada area tersebut. Selamet & Garlock (2010) merekomendasikan sebanyak 8 (delapan) lapis untuk penggunaan jenis elemen linear (hexahedral, wedge/prismatic) dan 4 (empat) lapis untuk penggunaan jenis elemen quadratic. hal tersebut ditinjau pada ketebalan untuk mencakup kondisi necking dan distribusi regangan plastis agar lebih akurat.

.

.

ditinjau model diatas tertahan jepit pada sisi bagian kiri dan diterapkan beban tarik merata sisi kanan sebesar 800N/mm (model shell) atau 160N/mm2 (model solid) digunakan baja mutu S235, curva lingkaran didekati dengan 24 segment tidak ideal lengkung. dalam hal ini sya menggunakan solver FE CalculiX dengan elemen shell quadratic triangular (S6) yg akan di expansi menjadi elemen solid quadratic wedge/prismatic, serta ditinjau berlapis (layered composite). selain itu juga ditinjau penggunaan elemen quadratic tetrahedral (C3D10) berlapis dan tidak, dikarenakan kemudahan otomatisasi mesher yg ada.

.

.

1. hasil analisa penggunaan quadratic shell element (S6) 

.

.

.

.

.

2. hasil analisa penggunaan quadratic shell element (S6) layered/composite dua lapis.

.

.

.

.

.

3. hasil analisa penggunaan quadratic shell element (S6) layered/composite empat lapis.

.

.

.

.

.

sekilas terlihat penggunaan elemen shell quadratic tanpa berlapis hasilnya cukup mewakilkan didandingkan dengan jenis berlapis layered/composite. untuk tinjauan awal dan kecepatan sudah dapat digunakan secara langsung tanpa perbedaan hasil yg signifikan.

4. hasil analisa penggunaan quadratic solid tetrahedral element (C3D10) 

.

.

.

.

.

.

5. hasil analisa penggunaan quadratic solid tetrahedral element (C3D10) dua lapis

.

.

.

.

.

.

berikut hasil perbandingan ditampilkan dalam tabel, 

.

.

terlihat juga penggunaan element terahedral quadratic cukup mewakilkan walau hanya dengan satu buah (lapis) elemen setebal pelat. semakin banyak jumlah lapis menunjukan penurunan terhadap nilai maksimum tegangan leleh kriteria vonMises dan regangan plastis equivalen. dapat diartikan meshing yg kasar tinjauan awal dan kecepatan masuk dalam kondisi over-estimate konservatif (aman).

.

6. hasil analisa penggunaan linear solid incompatible hexahedral element (C3D8I) empat lapis

.

.

.

.

.

.

7. hasil analisa penggunaan quadratic solid hexahedral element (C3D20) dua lapis

.

.

.

.

.

.

8. hasil analisa penggunaan quadratic solid hexahedral element with reduced integration (C3D20R) enam lapis

.

.

.

.

.

.

dari berbagai tinjauan diatas, pada masalah ini penggunaan model dengan element shell quadratic (S6) atau tetrahedral (C3D10) walau hanya dengan satu lapis dan segmental curve namun hasilnya sudah cukup mewakilkan, tidak berbeda cukup besar atau signifikan dengan hasil yg dilakukan perbaikan (refined) ini dikarenakan elemen yg digunakan sudah jenis quadratic (extra mid-side nodes) yg dapat menangkap distribusi regangan plastis setinggi pelat. proses running dan modelisasi dengan pendekatan tersebut dapat lebih fleksibel dan cepat dibanding pemodelan lainnya.

Read More

membuat sketch object dgn plot graph 2d

pada lembar perhitungan biasanya diperlukan gambar sketch atau skematis sederhanan object yg ditinjau, misal penampang profil, konfigurasi baut pada sambungan baja, jumlah tulangan pada balok/kolom beton bertulang atau konfigurasi tiang pancang pada pondasi. hal yg mudah adalah dengan melampirkan dari file gambar jpeg atau format lain untuk disisipkan pada lembar perhitungannya. namun hal tersebut mempunyai keterbatasan diantaranya adalah tidak sesuai, proporsional atau skalatis dengan object yg ditinjau atau hasil perhitungan. perlu menampilkan object yg sesuai tersebut, untuk program jadi komersil biasanya menggunakan gdi atau direct2d, sedangkan program rumahan buatan sendiri in house application berbasis ms excel/openoffice calc atau mathcad/smath studio dapat memanfaatkan fasilitas plot graph 2d. koordinat dihitung dari parameter yg sudah ditentukan berdasarkan rumusan pengguna, kerumitan dan kompleksitas akan meningkat sesuai banyaknya object yg akan ditampilkan.

.

.

pada smath studio, dapat tidak ditampilkan sumbu axes dan garis grid serta input data dengan cara klik kanan lalu buat disable uncheck 'grid' , 'axes' dan 'display input data' sedangkan jika tampilan gambar kurang sesuai terlalu besar/kecil dapat lewat zoom scroll mouse pada posisi plot aktif. 

.

.

.

.

.

.

.

.

.

sedangkan untuk pembuatan plot gambar sketch yg terdiri dari banyak object, dapat dilakukan dengan penggabungan dari fungsi 'system of values or equations' sebagai contoh sederhana object persegi sebelumnya dilakukan copy dengan translate senilai dx dan dy, maka object kedua ditampilkan dgn warna berbeda. keterangan symbol atau tulisan juga dapat ditampilkan bersamaan sesuai posisi yg ditentukan.

.

.

tampilan object tiga dimensi yg sederhana juga dapat dibuat dengan feture plot graph 3d,

.

.

Read More

modifikasi kekakuan pedestal kolom baja

sebagai catatan saja dari pemodelan base plate yg pernah dulu sya sampaikan, dalam postingan tersebut pertemuan base plate (shell element) kolom baja dengan kolom pedestal diwakilkan dengan pegas winkler atau juga dapat model pasternak foundation yg hanya menerima tekan. hal ini kurang sesuai juga karena kenyataannya sudah diketahui modulus kekakuan dasar (modulus of subgrade reaction) akan meningkat sampai berlipat pada area yg mengalami tegangan tekan yg cukup tinggi. selain itu diabaikannya kontribusi kekakuan tulangan terutama longitudinal akan menambah angka hasil penyimpangan analisa. hal tersebut dapat diperkirakan dari kondisi bidang tekan terbesar yg bekerja pada sayap dan pertemuannya dengan bagian bawah sejajar dengan keberadaan lajur tulangan longitudinal.

.

.

untuk saat ini sya sedang lebih tertarik dengan pemodelan solid element, untuk awal tinjauan tanpa model tulangan longitudinal dan pengekangan tulangan tranversal perlu melakukan sedikit modifikasi pada bagian keliling sisi tepi sejarak selimut beton luar. terlihat pada contoh kasus perhitungan dibawah sisi bagian tepi meningkat sekitar dua kali lipat dibanding tinjauan tanpa tulangan (unreinforced concrete).

.

.

sisi pertemuan base plate tersebut dimodelkan dengan adanya kontak, material beton dapat ditinjau beberapa keadaan yaitu : elastis, compression-only, elasto plastis (tension cut off) atau damage. selanjutnya juga perlu dimodelkan adanya tulangan longitudinal dan sengkang transversal yg disederhanakan tidak perlu bulat ideal. pemodelan slip tulangan dan beton akan cukup rumit, diserhanakan dengan penerapan tie constraint selain itu juga menghidari stress averaging pada muka transisi perbedaan material tersebut.

Read More

nilai radius takikan penampang baja standar AISC & CISC

pada tabel baja merujuk pada fabrikasi standar Jepang (JIS) dan Eropa ditampilkan secara langsung besarnya radius takikan (root radii) penampang profil hot rolled. sedangkan jika merujuk pada fabrikasi standar Amerika (AISC) dan Kanada (CISC) tidak ditampilkan langsung namun digunakan nilai 'k' yaitu jarak dari sisi luar sayap terhadap titik ujung radius takikan dengan bagian badan. nilai tersebut juga digunakan berbeda untuk tujuan perhitungan desain dan penggambaran CAD sehingga untuk mencari besarnya nilai radius takikan tersebut dapat dengan mudah merupakan pengurangan nilai 'k' tersebut dengan ketebalan bagian sayap. 

.

(source : AISC, 2001)

.

dapat juga digunakan nilai 'k1' jika ditinjau dari titik tengan bagian badan penampang. database penampang sudah disediakan oleh AISC dalam format Microsoft Excel sehingga cukup mudah dengan menambahkan kolom untuk menghitung nilai radius takikan tersebut untuk jumlah penampang yang sangat banyak dan beragam. untuk aplikasi lapangan di Indonesia banyak menggunakan standar Jepang walau sya juga beberapa kali menemukan standar penampang dari China dan melakukan redesain karena ketidak tersediannya waktu itu. pernah juga diminta dokumentasi peraturan pembebanan Gempa Indonesia dan juga data kecepatan angin dalam format bahasa inggris oleh pihak dari luar sana. tujuan dari itu adalah desain struktur bangunan dilakukan kedua belah pihak untuk kemudian dibandingkan, biasa disebut pemeriksaan pararel. kedua standar penampang dari negara tersebut sudah menampilkan data radius takikan secara langsung.

Read More