Aplikasi CAD/FEA Opensource/Free di Linux

Menanggapi pertanyaan yang membingungkan dari PCMedia sekitar kondisi pengabaian licensi di Indonesia "Robin Hood itu seorang pahlawan atau penjahat?" menurutnya gimana cara kita memandang. Namun jika jawabannya "penjahat" maka rating tertinggi bakalan pada engineer, karena software nya terkenal mahal :) aplikasi CAD dan FE komersil/propietary saja seharga mobil mewah, whuh. Gimana ya dengan para dosen kita kalo mau melakukan penelitian FE/CAD, mungkin jawabannya "pinjem dipersawaan CD aja khan bukan untuk komersil, sah itu (menurut sendiri)" lalu kenapa ada coorporation pembuat software yang ngeluarin versi Educational (distributed free) dan versi Student (not free, cheap but limited). Kalo saya juga sepaham sih dgn PCMedia "disebelah mana kita memandang" sementara ini ikutin pa dosen aja dulu :) ya gimana lagi, mengenai penghargaan hak kekayaan intelektual di Indoneia khan masih dalam tahap transisi (mungkin lama kalo kita susah jujur). Untuk saya mungkin prosesnya sama seperti dulu waktu pake Windows dan MS Office sampe suatu saat ketemu SUSE Linux dan OpenOffice nya (kalo LaTeX bagus sudah coba tapi susah juga), yah lumayan itu aja dulu setidaknya ngga addicted banget sama propietary software aplikasi umum.

Agak susah juga cari-cari FOS Linux aplikasi engineering FE dan CAD, tahun lalu sudah liat2 dan ketemu untuk CAD ada IntelliCAD (propietary but not expensive, stable?) atau GraphiteOne dan Salome pre/post FE, kalo FE yang komersil ada MSC Marc (lengkap high-end, ngga nyampe) untuk FE yang opensource ada seperti FElt (intermediate) dan Code_Aster yg canggih(high end), profesional, benchmark nya ribuan, punya ISO 9001, namun dari france jadi keder juga nih. Tahun lalu juga sudah tau ada CAElinux yang berisi PCLinuxOS dgn isi paket-paket aplikasi CAD/FEM namun belum sebagus saat ini, dukungan dari praktisi profesional serta para profesor-profesor empunya, serta tutorial dan dokumentasi (translate). Saya belum coba sih, file downloadnya gede banget sampe berGiga bytes (mau beli DVD nya tapi ga punya CC :(  Bicara masalah perbedaan quality antara software proprietary dengan free/opensource sebenarnya sama saja, bisa jadi lebih, dari mana dulu kita memandang, dibandingkan dengan software yang mana dulu. Kalo di aplikasi FE yang lain bedanya, CAELinux is not an incredibly expensive commercial product based on the click & don't think principle with tons of documentations that nobody reads.

.

.

(Franklin Partners, 2003)

Hanya untuk sebagai perbandingan menurut para pengguna software FE komersil dan opensource/free dapat dilihat di diskusi http://imechanica.org/node/470 Bicara komputer khan ngga kudu Microsoft dan sederet aplikasi komersil lainnya di platform Windows :) oo ya jika ada yang punya CAElinux or tau di Indonesia dapetnya dimana tolong beritahu, saya akan sangat menghargai dan berterimakasih. not responding, so i fixed by myself, sudah dapet :) tahun lalu di www.gudanglinux.com thanx.  (updates feb'09) sudah coba2 juga GMSH bagus buat meshing element shell hasil mesh nya bisa triangular dan quadrangular 1st & 2nd order dapat langsung diimport ke Salome/CA  'coz emang projectnya dpet support EDF, output *.unv atau *.stl biar bisa menjembatani dgn software solver FE lain seperti CalculiX dan Code_Aster.

Note:

Diawal sya katakan klo software FE propetary dan kmersil harganya mahal seharga mobil mewah, kalo di software Free/OpenSource justru yang mahal kursus resminya. Lihat saja kursus pengantar aplikasi Code_Aster dan GMSH sekitar 650Euro per hari :)

https://www.gompute.com/gompute-courses/introduction-to-code-aster

Pendekatan luas bidang dari suatu fungsi kurva

Perhitungan tersebut dapat dihitung dengan pendekatan numerik (integral), ketepatannya tergantung jenis kurva serta jumlah pias. Jika kurva tersebut tidak beraturan maka akan membutuhkan jumlah pias pembagi yang lebih banyak. Program SpreadSheet seperti OpenOffice.org CALC, GNUmeric, KSpread atau MS Excel mempunyai fasilitas copy formula dgn cara drag cell dalam jumlah banyak sekaligus, secara automatis formula berikutnya mengacu pada cell tsb dgn increment sehingga cocok untuk penyelelesaian ini. Data masukkan nila Xi, Xi+1, ... Xn dan Yi, Yi+1, ...Yn dapat bernilai sembarang atau tidak linear/beraturan. Fasilitas Auto Summation juga akan membantu dgn cepat menjumlahkan deret luasan Ai.Dibawah ini ditampilkan contoh sederhana aplikasi perhitungan luas segitiga (fungsi kurva linear) dan yang kedua adalah perbandingan untuk luas dari fungsi kurva tak beraturan (spline).

.

.

(Click To Enlarge)

.

.

CAD & FEA - meshing element shell

Contoh meshing shell element yang dilakukan dari CAD ke SAP, kasus tegangan bidang (plane stress) pada pelat baja berlubang.

.

.

1/4 model Pelat baja 20x15 cm (t=2cm), diameter lubang 1/2 b, peninjauan tegangan tekan (P).

Gambar dibawah ini adalah tegangan (not average) sumbu lokal-1 (kgf/cm^2) dalam hal ini searah sumbu global-x. Dari sini dapat dilihat kontur tegangan yang masih patah-patah sehingga perlu dilakukan penghalusan pias element hingga (mesh refinement) pada daerah tersebut dengan meningkatkan jumlah pias serta penghalusan daerah transisi.

.

.

Dalam penggunaan FEM untuk element membarane / plate / shell yang menjadi peranan penting adalah kualitas pias elemen hingga yaitu bentuk element.

Dari berbagai rujukan, pengujian kualitas element (mesh quality) diantaranya sebagai berikut (lihat gbr) :

1. Mesh Shape, hubungannya dgn pembentukan matrik kekauan element (bisa jadi 0 atau bahkan bernilai negatif)


2. Aspect Ratio, perbandingan panjang sisi vertikal dan horisontal sebaiknya berkisar 1. Ketika hasil yang ditinjau adalah tegangan, nilai ini tidak boleh lebih dari 1/3. Namun jika yang ditinjau defleksi/deformasi dapat tidak lebih dari 1/5.


3. Tapered, nilai perbandingan yang lebih besar dari 0,5 indikasi mesh yang jelek


4. Sudut Kemiringan (skew angle), nilai lebih kecil dari 30drjt indikasi mesh yang buruk


5. Warping, pada curved 3D shell terutama yg double curvature

.

.

Element shape

.

Tapered test

.

.

Skew Angle test

.

Warped test

Masalah mesh elemen hingga sendiri punya perhatian khusus/terpisah. Software yang bersifat spesifik terhadap masalah meshing elemen hingga diantaranya yaitu GiD (semi komersil) dan GMSH (opensource) Seperti ditunjukkan dibawah ini, perbaikan mesh dari pelat berlubang diatas dengan bantuan software GiD.
Masalah pelat berlubang ini adalah kasus plane stress (tinjauan tekan) dengan konsentrasi tegangan terjadi pada daerah dekat lubang (bagian atas) seperti yang ditunjukkan hasil SAP2000, pada software GiD juga dapat mengetahui kualitas sudut elemen hingga yang digunakan. Untuk yang lebih tinggi lagi seperi peninjauan masalah crack, molding, fluid flow atau simulasi tubrukan (crash), ada metode meshing yang dikenal adaptive mesh refinement, yang mana perbaikan mesh dilakukan auto berdasarkan boundary condition & applied force serta hasil dari analisa sebelumnya.

.

.Quad mesh menggunakan GiD

.

 n  

.

Penghalusan mesh daerah konsentrasi tegangan

.

.

Kontrol kualitas sudut mesh pada GiD

Vektor Tegangan pada titik node elemen (Biru=Tekan, Merah=Tarik)

Untuk bahan pelat dari baja yg mana materialnya tergolong elastis (non brittle) dan cenderung homogen, akan dengan mudah diketahui keadaan leleh materialnya berdasarkan kriteria leleh Von Misses. Sedangkan untuk material getas (brittle) seperti beton dan tanah yang biasa digunakan kriteria leleh/runtuh Drucker-Prager, Mohr-Coloumb atau lainnya.

Rangkuman Peraturan Pembebanan Gedung (PPIUG-1983)

Ini dibuat untuk tujuan informasi minimum untuk perencanaan bangunan tingkat rendah/menengah. Selain itu alasan lain format digital lebih praktis (bisa diakses darimana aja khan), karena saya sendiri kadang pas lagi diluar kota mendadak ada kerjaan desain bangunan rendah/sederhana trus ngga bawa buku peraturan tsb jadi agak bingung juga, paling pendekatan dgn volume dan berat jenis. Ada waktu senggang bentar baca-baca buku peraturan tsb sambil pegang keyboard tak-tak-tuk-tuk ngetik rangkuman :) Mengenai peraturan tsb saya pikir perlu ada peraturan terbaru yang up-to-date selaras dengan peraturan desain beton bertulang, lainnya seperti penjelasan lebih detail mengenai reduksi beban hidup untuk live load pattern dan pengaruh luas ruang, penjelasan pembagian kontur wilayah berdasarkan kecepatan angin maksimum (seperti peraturan luar IBC2003 atau ASCE7-02) peraturan kita hanya menentukan kecepatan angin rencana datanya minta ke instansi berwenang, kenapa ya ngga dibuat sekalian seperti kontur tadi (mungkin karena negara kepulauan). Atau memang sudah ada yg terbaru, saya ketinggalan ?

Selengkapnya dapat dilihat/download :

Rangkuman PPIUG-1983.pdf

Sebagai informasi tambahan dibawah ini dilampirkan tabel berat jenis dari beberapa material referensi dari luar.

Materials Density

Informasi kecepatan angin dari BMG disadur/dikumpulkan dari berbagai media cetak online.

DataKecAnginKumpulan.pdf

SAP2000 – Peranan Konfigurasi Batang pada Rangka Atap Baja

Rangka atap baja pada bentang yang besar (L > 10 m) seperti ditunjukkan pada gambar perlu dilakukan peninjauan terhadap beberapa konfigurasi penempatan batang, dalam hal ini yang dilakukan adalah pada batang diagonal. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan struktur yang optimal dan efisien. Tumpuan rangka atap berada pada titik kolom, kondisi tumpuan dianggap sendi-sendi dengan alasan pergerakan horizontal tumpuan tertahan oleh angkur baut serta ditambahkan tertahan juga oleh gesekan bidang kontak tumpuan. Sebenarnya representasi kondisi tumpuan yang lebih realistis dengan menggunakan kekakuan translasi vertikal (Ktv) akibat kolom atau hubungan defleksi pelenturan balok penumpu, sedangkan kekakuan translasi arah horizontal (Kth) adalah kontribusi dari hubungan beban tumpuan (P), luas bidang kontak dan koefisien gesek antara material baja dan beton serta kontribusi dari geser baut angker.

.

.

 Selengkapnya dapat dilihat/download:

sap2000_konfigurasi_batang_rangka_atap.pdf