meshing dominasi jenis hexahedral dgn GMSH

element solid jenis hexahedral yg linear atau quadratic mempunyai kelebihan yaitu jumlah element yg lebih sedikit dan juga lebih akurat dibandingkan tetrahedral. element solid jenis hexahedral linear incompatible masih reliable sedangkan jenis tetrahedral linear kurang akurat dan tidak direkomendasikan untuk digunakan. mengenai jumlah element dan persamaan dapat terlihat perbandingannya yaitu 1:5 sehingga penggunaan element hexahedral tentunya akan lebih cepat waktu penyelesaian persamaannya.



kompleksitas bentuk object yg akan dilakukan analisa struktur membutuhkan program automesher untuk mereduksi waktu pada tahap pemodelan FE. kebanyakan otomatisasi meshing yg sudah banyak tersedia adalah untuk element shell/plate adalah  jenis triangle, sedangkan untuk element solid adalah jenis tetrahedral. masih cukup jarang program mesher yg dapat menghasilkan element quadrangle atau hexahedral penuh secara otomatis untuk object sembarang/tidak beraturan, biasanya membutuhkan penentuan partisi/block.

(source: Remacle, 2014)

otomatisasi algoritma yg digunakan oleh GMSH sudah mampu full quad pada meshing permukaan (surface) baik itu yg kondisi bidang (plane) dan lengkung (curved).

berbeda keadaannya pada meshing element solid/volume, otomatisasi yg sudah ada adalah untuk jenis tetrahedral. otomatisasi meshing hexahedral di GMSH belum dapat menghasilkan full (rumit sekali menurut pembuatnya), algoritma yg digunakan adalah dominant hexa sehingga masih ada beberapa persen element jenis lain.

GMSH hex-dominant

volume mesh clipping

contoh object lain (cylinder&ring),

seberarnya object diatas masih sederhana dan memungkinkan untuk dapat dibuat full hexa dengan cara partisi/block atau extrude/revolve mesh quad plane yg  dibuat sebelumnya, dalam hal ini hanya sebagai contoh saja.

masih cukup banyak element jenis tetrahedral, mungkin sya ada yg terlewat setting parameternya. namun ini jauh lebih sedikit dibanding hasil meshing automatis full tetrahedral dgn parameter faktor panjang tepian yg sama.

 contoh lain pada object yg cukup rumit untuk meshing dari file STEP komponen mesin yg sya dapat dari GrabCad.com (Manzoor, 2016)

Read More

konversi model ABAQUS ke STAAD

dalam analisa struktur program bantu elemen hingga (FE) waktu yg paling banyak dibutuhkan adalah proses modeling/meshing. elemen yang digunakan dapat berupa elemen 1D seperti truss/beam atau frame, 2D elemen plate/shell dan 3D solid/brick.



keterbatasan software meshing bawaan program paket analisa struktur menjadikan perlunya software modeling/meshing external yang khusus menangani hal tersebut. sering juga ditemui proses modeling dan meshing menggunakan software yg berbeda, sehingga dalam analisa struktur FE menggunakan 3(tiga) software khusus yaitu:CAD modeler, Mesher & Solver. sedangkan mengenai post-processing menampilkan hasil perhitungan FE secara visual biasanya sudah terintegrasi dgn software Mesher atau menggunakan software khusus lain.



memang kemampuan bawaan software FE komersil (e.g ANSYS, ABAQUS, NASTRAN, Midas NFX, Autodesk SM, etc) pada modeling dan meshing biasanya sudah mencukupi untuk banyak permasalahan umum, namun tetap program external CAD modeler dan mesher diperlukan untuk model yg kompleks/rumit dan mempercepat waktu tahap tsb. software khusus mesher diantaranya adalah GiD, GMSH/Netgen,  CUBIT/Trelis, HyperMesh dll. dalam kesempatan ini sya menggunakan program external mesher GMSH karena dapat dengan mudah didownload dan digunakan secara cuma-cuma (free-opensource) selain itu bersifat cross platformdapat berjalan di Linux.



hasil meshing dari GMSH dapat disimpan ke ABAQUS dgn format *.inp files, tidak ada kemampuan menyimpannya dalam format STAAD. diperlukan software konversi dari ABAQUS menjadi format lainnya (sya membuat sendiri dgn bahasa C++), dalam hal ini saya memilih format STAAD *.std files karena dapat dibuka/di import oleh banyak software analisa struktur FE lainnya seperti SAP2000, RISA-3D, Robot SA, MIDAS Gen, dll mungkin.





hasil keluaran dlm format ABAQUS,







untuk kemudahan modeling diperlukan pengelompokan meshing hubungannya dengan penentuan properties material, pembebanan dan tumpuan. dalam software GMSH dapat ditentukan melalui PhysicalGroup yg dapat berupa point, garis, permukaan & solid/body.



kegunaan dari PhysicalGroup tersebut diantaranya adalah:

• properties dari elemen garis, material dan penampangnya.


• properties dari elemen shell, material dan ketebalannya.


• properties dari elemen solid untuk penentuan material


• kelompok node untuk penentuan tumpuan dan beban titik


• kelompok surface dari suatu solid/body untuk penentuaan beban tekanan muka merata atau penentuan muka bidang  kontak

program konversi dari format ABAQUS saya buat dengan bahasa C++, masih menggunakan fungsi dasar dari manipulasi string dengan find & replace dan belum ke tahap lanjut seperti penggunaan manipulasi vektor dan array.



tahap pertama adalah mematikan nama file ABAQUS yang akan dikonversi menjadi "input" lalu cukup double-click abq2std.exe maka program akan membuat konversi menjadi file STAAD *.std files.



ada banyak file keluaran yg bersifat temporer, ini diperlukan program untuk step konversinya, file *.txt tersebut tidak diperlukan sudah sya coba hapus dalam bahasa program namun terbentur kendala permission acces karena adanya perulangan (nanti sya coba cari lagi pencegahannya). file text tsb dapat dihapus dengan cukup double-click deltxt.bat, maka akan terhapus semua file temporer menjadikan seperti berikut.



terlihat file output.std dibaca sebagai jenis file OpenOffice Drawing Template, ini dikarenakan ektensinya sama dan juga program STAAD  tidak teinstall di komputer saya. berikut hasilnya,









secara keseluruhan koordinat & meshing elemen sudah dikonversi dgn benar namun masih perlu ada sedikit perbaikan pada penentuan material/section properties dan load karena adanya block data. dapat cukup mudah dilakukan pada Notepad dengan perintah "cut" lalu "find/replace" jika menggunakan editor SciTE ada kemampuan mereplace pada block text yg dipilih sehingga akan lebih cepat.



jenis elemen yg sudah dapat didukung untuk konversi adalah elemen beam/truss (T3D2), elemen plate/shell triangular (S3) & quadrilateral (S4), kedepannya diharapkan dapat juga mendukung konversi elemen solid jenis hexahedral (C3D8) dan wedge (C3D6). untuk solid jenis lainnya yaitu tetrahedral (C3D4) agak sulit karena STAAD menggunakan perulangan definisi node pembentuknya.

... to be added,

• improve coding using block data to avoid manual replacement


• analysis test using SAP2000 with importing from *.std files.


• converting to OpenSees input file format (is this possible without vector/array manipulation?)

terlihat SAP2000 versi terbaru  tidak bekerja semestinya saat proses import file *.std, hasil telah berhasil menunjukan koordinat & elemen quad shell namun proses display GUI tidak sesuai dan ini mungkin bugs.

Read More

titik berat penampang segi-lima sembarang

sebelumnya telah dibicarakan mengenai pencarian titik berat penampang dari object segi-empat sembarang, saat ini digunakan untuk penampang bidang segi-lima (pentagon).

test case (1)



test case (2)



test case (3)



test case (4)



terlihat masih ada sedikit selisih seperti yg ditunjukkan pada test case (1), perlu ditelusuri penyebabnya. apakah hal ini hanya disebabkan akibat dari pembulatan jumlah angka desimal dibelakang (?)

*revised

setelah ditelusuri ulang kesalahan akibat dari penentuan pasangan dari titik pusat dan luasan segment segi-tiga pembentuk segi bayak tersebut.

test case(1)



test case(2)



test case(3)



test case(4)



metode yg digunakan adalah dengan menjadikan segment segi-tiga pembentuk bidang segi-banyak tersebut. hal ini menjadikan metode tersebut dapat general dgn artian dapat digunakan untuk segi-banyak tak terhingga dengan prinsip pengembangan metode perhitungannya.

Read More

object lengkung dari sebuah lingkaran

bagian dari suatu lingkaran biasa disebut lengkung (arc), pada software grafis dibuat dengan penentuan titip pertama (P1) dan kedua (P2) serta ketinggiannya (H). jika sudah ditentukan parameter tersebut, maka dapat diketahui jari-jari lingkarannya serta nilai lainnya seperti panjang dari lengkung tersebut serta luasannya jika diasumsikan closed polyline dari titik pertama dan kedua.

test case (1)



test case (2)



test case (3)



 

test case (4)



test case (5)



test case (6)



penentuan segment dari pembentuk lengkung tersebut pada tampilan diatas adalah untuk 8 bagian, dapat ditingkatkan kehalusannya. metode pencarian koordinatnya sudah pernah dibahas sebelumnya.

 

Read More

duplikasi object garis dgn pola melingkar

duplikasi object garis dengan pola pemutaran melingkar (circular pattern) memerlukan penentuan pusat pemutaran (axis point) terlebih dahulu, misal berikut adalah salah satu point dari pembentuk object garisnya.

test case (1a)



test case (1b)



test case (1c)



dibawah ini diambil pusat perputaran pada suatu koordinat tertentu yaitu (0,0)

test case (2a)



test case (2b)



test case (2c)



test case (2d)



object lain yg dibentuk oleh susunan banyak garis dapat juga dibuat duplikasi dgn pola pemutaran, yg diperlukan adalah perulangan sesuai jumlah point pembentuknya.

test case (3a)



test case (3b)



 

test case (3c)

 



test case (3d)



test case (3e) not working properly



masih ada yg belum bekerja dengan baik yaitu pada kondisi penentuan axis point atau center of rotation koodinat bukan (0,0) hal ini perlu dicari penyebabnya dan dilakukan perbaikan.

 

Read More