material kayu jenis orthotropis dalam CalculiX

kayu merupakan material yg tingkat non homogenitasnya sangat tinggi karena keadaan alami dipengaruhi jenis, umur. juga kadar air dan terutama cara pemotongan bidang penampang. belum lagi adanya mata kayu (knot) akibat cabang ranting. Penggunaan material untuk kayu pada program bantu seperti CalculiX atau lainnya pasti mempunyai keterbatasan jenis material anisotropic tersebut. Jika yg ditinjau hanya pada keadaan elastis tanpa kuat batas atau kerusakan material maka tersedia beberapa pilihan yaitu : Orthotropic, Anisotropic dan Engineering constants. Saat ini program CalculiX versi terbaru (v2.22) mendukung plastisitas material namun masih terbatas asumsi isotropis, definisinya berlaku sama pada kesemua arah. Namun untuk beban yg bekerja dominasi searah longitudinal seperti kebanyakan kasus umum, kelihatannya masih dapat cukup berguna untuk sebagai gambaran perilakunya.

.

(source: Sandhaas & Kuilen, 2013)

.

diberikan contoh data sebagai berikut, asumsi kepemilikan arah radial dan tangential adalah sama alasan tingkat ketidakpastian aktual terpasang dan penyederhanaan masalah.

.

.

.

.

dicoba pada contoh kasus sederhana balok kantilever, dimensi penampang 50x100mm dan panjang 500mm, beban merata permukaan sebesar 1.0MPa. Balok yg satu (kiri) menggunakan material isotropis sedangkan yang lainnya adalah orthotropis. Elemen yg digunakan adalah linear hexahedral (incompatible), terlihat hasil penggunaan material orthotropis menunjukan lebih besar pada lendutan dan tegangan (lentur & geser) , hal ini banya dipengaruhi oleh nilai modulus elastisitas selain longitudinal yg jauh lebih rendah.

.

.

.

.

.

.

.

berikut contoh lain pada kondisi balok tumpuan sederhana,

,

.

.

.

.

sedangkan kepemilikan plastisitas ditentukan dari hubungan tegangan regangan (true stress/strain) hasil uji benda contoh di laboratorium. Sebaiknya untuk material kayu perlu menggunakan model sampai batas rusak (damage), ditentukan ketiga arah seratnya dan juga kapasitas tekan dan tarik dapat berbeda signifikan terutama  mengenai daktilitas arah radial karena posisi serat tegak lurusnya.

.

(source: Buchanan etal, 2008)

.

dibawah adalah hasil analisa nonlinear meninjau deformasi besar dan plastisitas material, beban sebelumnya ditingkatkan sebesar 50% dan hasilnya menunjukkan regangan plastis equivalen berkisar 10% nilainya.

.

.

.

.

.

.

.

.

kepemilikan material orthoropis untuk kayu perlu ditentukan dari hasil uji pada setiap arah sumbunya, berikut beberapa contoh data lain dari hasil suatu penelitian.

.

(source :  Talic etal, 2023)

.

(source :  Hong etal, 2023)

.

pada kondisi tertentu, hal lain yg perlu diperhatikan adalah definisi sumbu lokal elemen, perlu orientasi jika arah longitudinal tidak sejajar sumbu-X global. Mengenai kriteria leleh dalam CalculiX masih menggunakan Mises bukannya Hill's yg tidak bergantung tegangan arah sumbu lainnya, kriteria kerusakan (damage) juga tidak dapat diterapkan seperti yg sudah ada pada Abaqus. Kedepannya mungkin library material dari TFEL/MFront dapat menutupi kekurangan tersebut dan dapat saja lebih baik.

Read More

menghubungkan elemen balok dan solid kondisi tertanam

 elemen balok (beam) mempunyai 6 (enam) derajat kebebasan DOF translasi dan rotasi, sedangkan elemen solid (3D) hanya mempunyai DOF translasi sehingga jika node dihubungkan begitu saja secara bersama amaka akan menjadi tidak kompatibel dan solver akan gagal. Diperlukan duplikasi node pada koordinat yg sama serta penghubung translasi tiga arah menggunakan keyword *Equation pada CalculiX atau Abaqus., untuk SAP2000 atau OpenSees dapat menggunakan general constaint yg disesuaikan hanya untuk translasi. Nonlinearitas material pada blok elemen solid misal untuk tanah dan beton dapat dimodelkan, demikian juga nonlinearitas pada elemen balok menggunakan fiber section atau composed.

.

.

.

terlihat deformasi lentur sudah sesuai sehingga perilaku dowel terwakilkan, yg mana hal ini tidak dapat dicapai jika menggunakan elemen rangka batang (truss). Tegangan pada balok akibat gaya momen dan geser juga, pendekatan dengan penghubung ini dapat berguna untuk model tulangan pokok pada balok atau kolom beton bertulang, tiang pancang yg tertanam pada tanah, dowel baja pada pelat lantai beton jalan (slab on grade), dll.

.

.

.

.

diatas hanya contoh sederhana dan cepat saja, mesh yg digunakan masih kasar dan jenisnya linear (C3D8I dan B31) untuk mempersingkat karena definisi persamaan perlu ditentukan secara manual. Akurasi dapat ditingkatkan dengan penghalusan mesh atau penggunaan elemen quadratic seperti berikut ini, secara prinsip pemodelan masih sama termasuk pada mid side nodes. elemen solid (C3D20R) dan balok (B32R)

.

.

.

.

.

dicoba beban lain yaitu kondisi gaya tekan, untuk lebih mewakilkan perilakunya maka dibutuhkan setidaknya penentuan nonlinearitas material untuk blok beton tersebut. 

.

.

.

contoh diatas adalah untuk kondisi node elemen balok dan solid berhimpit atau bertemu (coincident) sedangkan jika tidak demikian maka dipengaruhi oleh semua node terdekatnya beserta jaraknya. Nilai tersebut diterapkan sesuai jarak dari master node ke slave menggunakan prinsip satitika, semakin dekat jaraknya maka faktor pengaruh (weight factor) akan semakin besar.  Seperti contoh berikut kondisi node master dan slave sejajar sumbu orthogonal maka neighbor node yg mempengaruhi ada dua buah dan faktor pengaruh sebesar 0.6 dan 0.4 nilainya.

.

.

.

.

.

.

untuk elemen solid jenis quadratic agak sedikit berbeda dikarenakan tidak ada node pada pusat permukaan sisi bidangnya.  Kondisi lain jika titik node master dengan slave tidak sejajar arah orthogonal sumbu global maka menjadikan neighbor node akan ada empat buah, seperti sebelumnya faktor pengaruh (weight factor) akan sebanding dengan jaraknya. Hal tersebut walau tidak begitu rumit namun akan panjang dan merepotkan ditentukan manual sehingga memang sebaiknya node elemen balok dan solid perlu berhimpitan (coincident) agar lebih praktis. Pada kondisi balok orthogonal hal tersebut masih memungkinkan, namun untuk  suatu kemiringan atau slope maka tdiak dapat dihindari. 

.

.

.

.

.

.

.

Saya ada yg terlewat pembuatan partisi elemen garis (balok) yg sehearusnya diperlukan pada bidang perpotongan dengan pemukaan batas luar elemen solid.

.

Read More

tahap upgrade versi Python pada module glassBox

pada tahun terdahulu sya banyak membuat module desain struktural yg dinamakan glassBox, karena Python yg digunakan versi lama maka diperlukan upgrades untuk peningkatan performances dan sya perhatikan sekilas sudah lebih cepat dibanding sebelumnya. Selain terhadap versi bahasa pemrograman yg digunakan maka perlu juga untuk peraturan perencanaan terbaru, karena selama ini bermigrasi kepada math paper based yaitu SMath Studio.

.

.

.

sya terapkan pada salah satu modul perencanaan balok pesegi beton bertulang ternyata cukup cepat migrasi dari Python versi 2.x menjadi versi 3.x, tidak banyak berubah hanya pada tambahan tanda kurung menampilkan hasil dilayar saja seeprti yg sudah sya posting sebelumnya.

.

;

pada module program diagram interaksi kolom beton bertulang dua, tiga, empat dan lima lapis,

.

.

.

.

.

.

.

pada module program pelat beton bertulang

.

.

.

.

cara sya menampilkan hasil atau style format diatas lebih mirip bahasa  C/C++ atau Fortran, sedangkan jika ingin seperti C# atau Calcpad juga dapat disesuaikan seperti berikut. Tampilan subtitusi variabel terhadap persamaan dapat diberikan opsi pilihan tampil atau tidak untuk mempersingkat, style yg terakhir kelihatannya lebih baik karena rumus dan hasil dibuat terpisah sehingga cukup jelas namun tetap ringkas.

.

.

diatas sya menggunakan Python IDE yaitu Thonny yg hanya cocok untuk pemula, untuk yg lebih advanced ada Wing IDE 101/Personal atau Visual Studio Code namun sya coba agak sulit untuk dukungan IronPython. Sebagai pilihan ada Geany yg pernah dibahas sebelumnya dan dapat dilakukan costumized untuk tujuan tersebut seperti berikut bekerja dengan interpreter yaitu IronPython versi 3.4, sehingga penggunaan bahasa dan library dotNet juga dapat langsung digunakan.

.

.

.

kelihatannya format keluaran dengan fungsi round pada IronPython 3.4 masih terdapat bugs tampilannya tidak sesuai, hal ini tidak terjadi pada Python 3.11 sehingga baiknya menggunakan format tampilan gaya lama klasik. Migrasi script menjadi code bahasa Ansi C/C++ atau Fortran juga akan lebih mudah adaptasinya. 

.

.

.

.

Read More