elemen shell continuum berlapis pada software FE

pada software FE CalculiX pengguna diberi pilihan untuk menggunakan elemen shell continuum yang berlapis, jenis yg dapat digunakan adalah three/four nodes quadrialteral (S3/S4) dan nine nodes quadrialteral (S8/S8R). elemen shell continum linear (S4) akan dilakukan ekpansi menjadi elem hexa (C3D8I) sedangan yg quadratic (S8) menjadi hexa (C3D20) oleh solver FE pada tahap running. berikut perbandingan hasilnya pada beberapa elemen tersebut, peggunaan elemen shell continum yg berlapis diperlukan untuk akurasi hasil pada sisi ketebalan pelat, terutama pada analisa nonlinear dengan plastisitas & kontak. direkomendasikan setidaknya empat lapis untuk penggunaan jenis elemen linear atau dua lapis untuk penggunaan jenis elemen quadratic. namun untuk masalah kontak lebih direkomendasikan penggunaan elemen linear (S4/C3D8I) karena masalah konvergensi (Selamet etal, 2010).

.

.

tahap awal sebagai tambahan perbandingan adalah dengan elemen shell standard Mindlin Thick pada sofware FE LISA/Mecway. contoh pelat baja kantilever (20x100x400mm) dengan beban merata (3N/mm2) dua arah yaitu pada sejajar biddang (in plane) dan tegak lurus/keluar bidang (out of plane) dengan rasio perbandingan beban sebesar 1/10.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

hasil linear four nodes shell continuum element (S4) tidak berlapis,

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

hasil linear four nodes shell continuum element (S4) berlapis dengan duplikasi elemen dan penentuan offset, pemodelan ini kurang direkomendasikan karena adanya 'knot' yg menambah kekakuan elemen (Dhondt, 2018).

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

hasil quadratic nine nodes shell continuum element (S8) tidak berlapis

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

hasil quadratic nine nodes shell continuum element (S8R) berlapis, dengan perintah keyword COMPOSITE dan penerapan ketebalannya.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

ditampilkan dengan grafik perbandingan,

.

.

.

.

.

.

.

grafik perbandingan lain dengan elemen solid linear & quadratic (C3D8I & C3D20) berlapis,

.

.

.

.

.

.

.

.

dari perbandingan diatas dapat menunjukan elemen shell continum quadratic (S8) tanpa berlapis sudah cukup baik hasilnya. elemen shell continuum linear (S4) dan solid linear (C3D8I) cukup baik juga hasilnya untuk kasus lentur dan tarik, namun kurang baik untuk kasus geser. pada masa awal metode elemen hingga, penggunaan elemen quadratic sering bermasalah pada kasus adanya kontak antar node bidang karena distribusi pegas kontak nonlinear yang berbeda arah berlawanan pada mid side node, namun pada perkembangannya dikenal beberapa metode analisa kntak yaitu (node to node, node to surface & surface to surface). metode terakhir yaitu surface to surface contacts diketahui dapat menghadapi kendala konvergensi pada elemen quadratic tersebut.

.