Kamis, 02 Maret 2023

feature yg baru dan hilang dari GMSH saat ini

walaupun mesher Netgen pada kebanyakan masalah sudah cukup bekerja dengan baik pada komponen yg kompleks dan sembarang secara automatis tetrahedral element tiga dimensi (3D) maupun triangular/quad dominant dua diamensi (2D) namun terkadang mendapatkan kendala juga. misal pada object yg garis antar pembatas cukup berdekatan menjadikan jenis element terahedral yg tipis tidak solvable bagi solver CalculiX ataupun quad mesh yg terlihat masih adanya distorsi.

.


.

mesher lain yg sya gunakan adalah GMSH yg berjalan sendiri standalone, mempunyai banyak feature namun parameter algorithma meshing terlihat tidak sederhana, sering sekali dihasilkan mesh yg tidak sesuai dengan harapan ataupun crash jika salah menentukan. terakhir sya sering menggunakan adalah pada versi 2.x untuk tujuan meshing quad full atau hexa dominant metode extrusion. namun saat itu hasil yg didapat masih terlihat kurang baik tidak beraturan sehingga sya lebih cenderung tetap menggunakan Netgen quad dominant yg lebih seragam hasilnya. beberapa tahun kemudian telah berkembang sampai versi saat ini 4.x yg sya tertinggal. feature tersebut  diantaranya adalah penambahan  algorithma mesher yg baru yaitu:

  • Blossom
  • R-tree
  • Quasi-structured quad 
  • HXT
  • MMG3D

diantara ke-empat feature yg sya minati salah satunya yaitu algorithm R-tree untuk menhasilkan mesh elemen jenis hex-dominant tidak tersedia. algorithma tesrsebut memang masih dalam tahap experimental research, dan menurut pembuatnya baru diperisiapkan untuk versi 5.x,  untuk bentuk komponen yg tidak terlalu rumit maka sudah dapat menghasilkan mesh yg terlihat cukup, namun pada bentuk yg rumit tidak demikian. berikut contoh penggunaanya, model tidak dibuat didalam GMSH walau mempunyai kemampuan namun dengan program CAD lain dan dalam hal ini sya mengambil contoh dari GrabCAD. setelah berhasil mesh dibuat kemudian dicoba dengan analisa getaran bebas tidak terkekang pada solver CalculiX

.


.

.

.

.

.

.

namun karena jenis linear heahedral dan tetrhedral kurang baik dan penggunaannya tidak direkomendasikan, karena itu diperlukan perbakan. untuk element hexahedral pada CalculiX diberikan jenis incompatible C3DI dan C3D8S (pending) dengan ditambahkannya bubble function dan enhanced assumed strain, sedangkan untuk element tetrahedral belum ada perbaikan hal tesrebut. maka cara lain adalah model menggunakan element jenis quadratic dengan reduksi jumlah elemen yaitu pembagian mesh sebanyak dua atau tiga lapis setebal komponen.

.

.

.

.

.

.

untuk melihat kualitas mesh sya bias menggunakan Salome CAE, berikut hasilnya

.

.

.

.

.

.

berikut perbandingan dengan yg biasa umumnya meshing tetrahedral quadratic secara otomatis. masih terlihat ada perbedaan, perlu dicari lanjut dan juga perbandingan lain analisa statis linear, plastis dan kontak jika perlu.

.

.

..


.



.

.

.

.


.

.

.



.

.

.

.

.

.


.

.

.

.

.

.


.

.

.

.

.

.


.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.



.


.



.

.

.

.

.


.


.

.

.


.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.


.


.

.


.



.


.

.

.

.

.

.

model meshing diatas diterapkan untuk single part, berikut dicoba multi part dan terlihat menunjukan kemampuan dapat bekerja sekaligus. GMSH juga secvara otomatis mermberikan warna yg berbeda untuk kejelasan pemisahan tersebut.

.

.

.

.

.

.

terlihat secara umum hasil mesh cukup reliable dapat digunakan untuk solver elemen hingga, GMSH mendeteksi permukaan batasan tepi kemudian membuat semacam layering elemen hexahedral beraturan lalu mengisi bagian dalamnya dengan tetrahedral. untuk komponen model yg terlalu banyak fillet maka setting mesh (Mesh.CharacteristicLengthFactor) tingkatan medium kurang baik hasilnya, perlu peningkatan menjadi fine atau ultra fine. model fillet tepian sebenarnya kurang berpengaruh terhadap hasil analisa dan dapat dihilangkan (defeaturing) jika perlu. algorithma yg diterapkan adalah frontal hex-dominant pada GMSH dari algorithm of Yamakawa-Shimada pada kebanyakan model sudah dapat mecapai 80% volume komponen yg ini sudah mennjukan cukup baik. jika ditambah perbaikan elermen linear tetrahedral pada solver CalculiX maka tentunya akan sangat efektif menyelesaikan permasalahan model yg kompleks dan besar.

untuk algorithma atau feature lain seperti meshing 2D quad full metode Blossom dan Quasi-Structured  serta tetrahedral 3D metode HXT dan MMG3D kelihatannya perlu posting dipisah karena tampilan gambar sudah cukup banyak disini.



Sabtu, 25 Februari 2023

meshing tetrahedral pada komponen yg tipis

 biasanya penggunan meshing tetrahedral automatis ditempuh untuk object yg sulit, namun karena jenis quadratic adalah bersifat general purpose maka sering juga digunakan pada object sederhana karena pertimbangan kecepatan modelisasi. banyak rujukan merekomendasikan pada object atau komponen yg tipis jenis quadratic sebaiknya diterapkan empat lapis atau setidaknya dua lapis.

.

(source: Shimada etal, 2005)

.

algorithma automatis tetrahedral tidak dapat menentukan jumlah tersebut karena didasarkan pada optimalisasim mesher, sehingga pengguna perlu menempuh cara laian yaitu dengan membuat berlapis pada model CAD terlebih dahulu agar sesuai yg diinginkan. mesher Netgen dan GMSH dapat menyatukannya dengan perintah compound, sehingga node yg bertemu tersebut akan tetap menyatu. berikut contoh sederhana, pada hasil perbandingan pada model yg berlapis dan tidak.

.


.


.


.


.


.


.


.


.

berikut dilakuakn analisa plastis dengan peningkatan beban dua kalinya,

.


.


.

terlihat hasilnya cukup berbeda signifikan, kemungkinan besar ini bukan hanya saja penambahan lapis pada ketebalan namun default mesh di daerah tersebut juga dilakukan penghalusan automotais. berikut hasil setelah perbaikan mesh,

.


.

terlihat hasilnya menunjukan cukup mendekati dengan model berlapis, sehingga pada keadaan ini penggunaan model secara langsung dapat digunakan. penghalusan daerah konsentrasi tegangan perlu ditentukan secara manual oleh pengguna sebagai perintah tambahan.

.


.


.

namun sayang penyebaran gradasi kurang menjangkau lebih lebar dari area tersebut yg ditentukan, terlalu terkonsentrasi perlu metode lain untuk itu(?). 

.


.


.

ada cara lain yaitu menambahkan garis batas (boundary lines) sehingga mesher akan mendeteksinya, selain itu pemodelan didalam CAD lebih mudah dan tidak memerlukan penerapan compound mesh. tampilan object terlihat sama dengan model berlapis namun sebenarnya tidak, hasil jumlah element dan nodes berada diantaranya

  • No Layering, 1373 element, 2954 nodes
  • Two Part/Compound  3035 element, 5527 nodes
  • Boundary Lines 1909 element, 4023 nodes

terlihat lebih mudah dan efektif cara tersebut pada keadaan tegangan terbesar dan kegagalan adalah pada daerah tumpuan atau beban pada permukaan tepian, namun untuk kondisi lain seperti beban terpusat adanya kontak permukaan lebar tetap diperlukan penggunaan model berlapis.

tambahan perbandingan hasil lain dengan meshing hex-dominant metode extrusion (wedge & hexa) tanpa penghalusan (default) element unreduced terlihat walaupun sudah dibuat berlapis sampai empat namun posisi titik leleh dan nilainya tidak lebih akurat dari element tetrahedral berlapis dua. tetap diperlukan penghalusan daerah konsentrasi tegangan, selain untuk kemudahan konvergensi solver pada analisa plastis dan deformasi besar. pada analisa nonlinear plastisitas model mesh yg kasar justru sebaliknya membuat penyelesaian solver running lebih lama mecapai konvergensi.

.


.

(1518 element, 7916 nodes)

.


( 2040 element, 10105 nodes)

.

terlihat hasil regangan plastis dari berbagai model mesh diatas menunjukan variasi 1.34% sampai 2.74% cukup signifikan perbedan yg sampai dua kalinya. hal tersebut dikarenakan kosentrasi tegangan berada pada tumpuan dengan jenis ideal jepit sempurna (kekangan berlebih), tentunya akan berbeda jika tersambung dengan komponen pelat vertikal lain karena adanya redistribusi regangan pastis.

 tambahan perbandingan lain berikut hasil element hexahedral linear (incompatible) dan wedge linear, karena direkomendasikan pada analisa kontak multipart dengan jumlah yg banyak. hasilnya mendekati dengan tetrahedral quadratic dua lapis metode compound walau posisi titik maksimum tidak sama.

.


( 2040 element, 2700 nodes)

.

penggunaan mesher diatas adalah dengan Netgen, sedangkan jika dengan Gmsh maka meshing komponen yg tipis dapat dicapai dengan menerapkan local mesh refinement pada semua garis arah ketebalan tanpa perlu partisi. Dibawah ini adalah contoh hasil dengan rasio global dan lokal mesh sebesar 1:5 dan terlihat lebih mudah dalam pemodelannya.

.


.



.

Senin, 13 Februari 2023

rujukan umum panduan analisa nonlinear FE

penggunaan analisa nonlinear metode elemen hingga program bantu komputer saat ini sudah banyak digunakan, banyak tersedia juga program komersil seperti Abaqus, Ansys, Nastran, Atena, Vector, TNO Diana, Midas, LS-Dyna, Adina, Lusas, Perform3D, SeismSstruct atau yg bebas/sumber terbuka seperti CalculiX, Oofem, Code_Aster, Radioss, OpenSees, Zeus NL, SuanPan sehingga sudah dapat dengan mudah didapat dan digunakan. 

karena kemudahan akses tersebut pastinya tidak akan terjadi apa yg sya alami dulu saat selesai mengikuti pelatihan komputer aplikasi SAP90 di laboratorium digital kampus, sudah membeli dan membawa satu box disket hendak menyalin versi Educational tersebut namun berujung kecewa karena tidak diperkenankan oleh petugas lab tersebut berucap "ini hanya boleh pada komputer lab kampus". baru setelah lama sya menyadarinya bahwa sikap beliau adalah baik dan benar (terlalu ketat). juga telah mengarahkan sya untuk browsing/download sehingga mengenal software sejenis yaitu OpenSees bahkan license bersifat bebas, walau tidak jadi berpindah saat itu karena gagal diawal error (butuh library scripting Tcl).

.


.

analisa struktur metode elemen hingga non linear jarang sekali memiliki sebuah rujukan umum dikarenakan kompleksitas didalamnya dan juga keputusan dan pertanggung jawaban model diserahkan penuh kepada seorang analyst berpengalaman yg membuat. saat ini sudah menjadikan kebutuhan perencanaan pada konsultan besar untuk bangunan penting, tahun belakangan beberapa institusi memberikan semacam buku panduan dan rujukan untuk digunakan pada permasalahan umum. itupun masih dibatasi dengan beberapa asumsi mengenai validitasnya.

untuk bidang teknik sipil dan struktural banyak menggunakan material beton dan baja serta kayu dan tanah, beban statis dan dinamis, tinjauan model global keseluruhan struktur seperti portal (frames) atau komponen saja (members) seperti balok/kolom atau sambungan. daftar panduan berikut diambil yg cukup relevan ada hubungan terkait saja.


Sabtu, 04 Februari 2023

daftar buku ajar tentang geometri

mungkin kali ini tulisannya agak berbeda karena disisi lain juga sya menyukai komputer grafis dua dan tiga dimensi. banyak tulisan sya tahun-tahun terdahulu juga yg membahas mengenai algoritma grafis dua dimensi untuk object garis dan lengkung berikut kepemilikannya, saat itu rujukan yg digunakan cukup random dari berbagai sumber di internet melalui mesin pencari.

.


.

belakangan sya mengunjungi sebuah situs dari penerbit asal Moskow yaitu MIR yg menerjemahkan menjadi bahasa Inggris yang kemudian mendistribusikan secara bebas dan cuma-cuma untuk semua orang. berikut daftar buku tentang geometri: