balok lurus - perbandingan hasil FE berbagai jenis elemen

pada penggunaan alat bantu elemene hingga untuk simulasi mekanika, pengguna diberikan pilihan pada jenis element diantaranya adalah sbb berikut:

• tetrahedral


• hexahedral


• wedge/prism


• pyramid

LISA-FET element type (sumber: Waluyo, 2010)

pemilihan jenis element tersebut disebabkan karena masalah atau kendala hardware resource, waktu penyelesaian, dan otomatisasi meshing. banyak software komersil atau free yg beredar, untuk kasus linear static hal yg membedakannya adalah kecepatan solver dan otomatisasi meshing. idealnya adalah menggunakan jenis element hexahedral linear atau quadratic, namun hal ini mempunyai kekurangan pada saat tahap meshing yg biasanya masih manual dgn partisi. meshing jenis element tetrahedral sudah banyak fully otomatis, sedangkan yg meshing fully automatis hexanedral masih jarang kalaupn ada jenisnya masih unstructured yg pelu peninjauan terhadapmesh quality. sisi lain dari keurangan menggunakan jenis element tetrahedral adalah masalah computational cost (hardware & times). belakangan banyak dikembangkan automatisasi meshing ntuk element kombinasi yg mempunyai dominasi besar jenis hexahedral, hal ini mengimbangi antara masalah computational cost dan meshing.

pada kesempatan ini sya membandingkan hasilberbagai element tersebut pada berbagai permasalahan sederhana (dominasi:lentur, geser, normal & torsi)

case (1) balok kantilever akibat beban merata dan berat sendiri



 

sebagai acuan dibandingkan dgn jenis element hexahedral quadratic, yg mana jenis element tsb adalah paling akurat.









 

 



Modulus elastisitas material E=25000 210000MPa,  Berat jenis 2400kg/m3, Beban permukaan 0.5N/mm2



hasil element jenis tetrahedral,









dengan mesh refinement,



 



hasil analisa element wedge/prism linear,



 







dengan mesh refinement,





hasil analisa element hexahedral unstructured linear,







 

 

 

 

dengan mesh refinement,



 

 

 

sedangkan hasil analisa element jenis hexahedral structured linear,









dengan mesh refinement,



tabulasi perbandingan hasil diatas adalah sebagai berikut, terlihat element linear jenis hexahedral lebih baik dan dapat cepat mencapai konvergensi. element linear tetrahedral tidak akurat, sedangkan element wedge sudah cukup baik. jika menggnakan element kombinasi hexa-dominate sebaiknya mesh kategori coarse sampai medium namun dengan jenis quadratic, hal ini untuk mereduksi computational effort sehingga computer PC home biasa dapat digunakan tanpa komputer high end dgn cloud computing.



hasil meshing jenis element hexa-dominate,



object terlalu sederhana menjadikan meshing di GMSH dgn metode hexa-dominate tidak berhasil, atau sya ada yg terlewat (?)

gambar cukup banyak, nanti untuk kasus lain kondisi torsi & normal dibuat postingan terpisah. ditambahkan juga computational effort in milisecond