tutorial fea

Download Tutorial FEA

Post on 26-Jan-2016

227 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Finite Element Analysis

TRANSCRIPT

  • Andi Kuswoyo

    TUTORIAL I METODE ELEMEN HINGGA 2D TRUSSES 1D ELEMENT

    Cobalah analisis kasus trusses di bawah ini! Hitunglah Margin of Safety dari setiap batang struktur

    Warren truss dibawah. Gunakan material AA 6061 O untuk struktur Warren truss. Luas penampang

    dari setiap batang sama, yaitu sebesar 0,01 m2.

    Gambar 1 Modified Problem 6-36/37 (sumber: RC Hibbeler, Engineering Mechanic STATICS 10th edition, 2004, hal 280)

    Data Material AA 6061 O

    Masa Jenis : 2,7 g/cc (2700 kg/m3)

    Modulus Elastisitas : 68,9 GPa (6,89E+010 Pa)

    Poissons Ratio : 0,33

    Modulus Geser : 26,0 GPa (2,60E+010 Pa)

    Ultimate Bearing Strength : 228 MPa (2,28E+008 Pa)

    Bearing Yield Strength : 103 MPa (1,03E+008 Pa)

    Shear Strenght : 82,7 MPa (8,27E+007 Pa)

    A Teoretikal Analysis (SOLVE THIS!)

    Analisis secara teoritis, silahkan hitung secara manual gaya-gaya di setap batang truss.

    Tentukan apakah terjadi beban kompresi atau beban tarik (tension).

    Carilah tegangan yang muncul pada setiap batang, kemudian bandingkan dengan Yield

    Strength material dan hitung SF masing-masing batang truss.

    B Numerical Analysis

    1. Pembuatan File .db

    Buatlah file database (.db) di Patran untuk memulai satu lembar kerja. Klik new pada

    group menu home.

    80 kN 60 kN

  • Andi Kuswoyo

    Tampilan awal MSC Patran

    Tempatkan file yang akan dibuat di suatu folder tertentu dan beri lah nama file yang dibuat.

    Ini dilakukan, karena Patran akan secara otomatis menyimpan file dari perintah terakhir

    yang dilakukan (automatic saving).

    Pengaturan tempat dan nama file Tampilan awal jendela kerja MSC Patran

    Pengaturan Lokasi dan nama file database (.db)

  • Andi Kuswoyo

    2. Pembuatan Model (Geometri)

    Buatlah 7 point dibawah ini dengan metode XYZ. (dengan nilai y1 = 0 dan y2 = 2.5980763)

    Titik Point Coordinate

    A 1 [0 0 0]

    B 2 [1.5 2.5980763 0]

    C 3 [4.5 2.5980763 0]

    D 4 [7.5 2.5980763 0]

    E 5 [9 0 0]

    F 6 [6 0 0]

    G 7 [3 0 0]

    Buatlah garis (curve) yang menghubungkan titik-titik tersebut.

    Masih pada group menu yang sama yaitu Geometry, hanya berbeda pada object yang

    dibuat dan metode yang digunakan.

  • Andi Kuswoyo

    Jika Auto Execute dicentang, maka tidak perlu apply, langsung klik point-point yang

    menghubungkan dari 1 ke 2, 2 ke 3, 3 ke 4 dan seterusnya sampai terbentuk kurva dengan

    model yang sama dengan kasus yang diberikan.

    Hati-hati dengan kurva yang berhimpit (double). Perhatikan baik-baik urutan klik point

    dalam pembuatan kurva! Periksa jumlah poin/curve dengan action show setelah selesai.

    3. Pembuatan Mesh

    Buatlah mesh seed (calon mesh element) cukup satu element saja untuk setiap batang

    truss. Jika Auto Execute dicentang, maka cukup blok (dengan cara mendrag area

    geometri) semua geometri tanpa harus apply.

    Kemudian lakukan meshing dan ekivalensi untuk menggabungkan dua nodal yang

    berdekatan dalam range yang ditentukan (dalam kasus ini gunakan 0.005 ~ default dari

    Patran). Pada saat ekivalensi (Equivalence) langsung apply saja jika sudah sesuai dengan

    gambar.

    Note: Ikuti langkah-langkah sama dengan gambar. Perhatikan pengaturan untuk daerah-

    daerah yang diberi tanda merah!

  • Andi Kuswoyo

  • Andi Kuswoyo

    4. Pembuatan Material

    Pada analisis truss ini, digunakan sifat material hanya pada daerah elastiknya saja,

    sehingga constitutive model yang digunakan juga berupa Linear Elastic.

    Data material dari Alumunium Alloy yang telah disediakan tinggal dimasukan pada kotak

    dialog Input Options. Pada dasarnya analisis ini cukup membutuhkan data Modulus

    Elastisitas dan Poissons Ratio. Oleh karena itu dalam tutorial ini hanya memasukan dua

    nilai tersebut kedalam kotak dialog Input Properites Materials.

    Setelah selesai input data, klik OK dan apply sehingga material yang dibuat muncul di kolom

    Existing Materials. Note :

    - Satuan harap diingat! Ketika kita menggunakan SI, maka konsisten gunakan SI

    - Alasan mengapa hanya membutuhkan data E dan karena sifat dari rancangan truss

    dalam menerima beban

  • Andi Kuswoyo

    5. Pembuatan Properti Warren Truss

    Setelah material dibuat, maka langkah selanjutnya adalah menentukan properti dari struktur

    truss yang akan dianalisis. Pilih properti material 1D (Rod). Tuliskan nama properti yang

    ingin dibuat dalam Property Set Name. Kemudian dalam Input Properties, gunakan data

    material yang sudah dibuat.

    Setelah dipilih material yang sudah dibuat, masukan nilai luas penampang truss yang

    diberikan. Dan pada kotak input Select Application Region pilih semua geometri dengan

    cara drag kursor diluar geometri sebagaimana ditunjukan dalam gambar dibawah.

    Setelah selesai input data properti, maka apply dan pastikan properti yang dibuat muncul

    dalam kolom Element Properties

  • Andi Kuswoyo

  • Andi Kuswoyo

    6. Pembuatan Kondisi Batas dan Pembebanan

    Terdapat dua kondisi batas yang perlu diatur, yaitu tumpuan pin dan tumpuan roll. Untuk

    langkah-langkah yang dilakukan. Silahkan ikuti petunjuk dalam gambar.

    Pada pemilihan application region silahkan klik point tertentu disesuaikan antara gambar

    dan model yang dibuat.

    Sama halnya untuk pembebanan pada struktur. Sesuaikan dengan gambar dan perhatikan

    pengaturan pada perintah yang ditandai oleh kotak/lingkaran berwarna.

  • Andi Kuswoyo

  • Andi Kuswoyo

    7. Prosedur Analisis

    Sebelum masuk dalam prosedur analisis, terlebih dahulu dipastikan bahwa element telah

    dibuat, properti material dan struktur telah diatur dan kondisi batas serta pembebanan

    sudah diberikan sesuai dengan kasus yang akan dianalisis.

    Prosedur analisis yang dilakukan untuk kasus ini sangat mudah, karena analisis yang

    dilakukan masih berupa analisi statik dan Patran secara default akan berada pada

    pengaturan analisis statik, sehingga untuk tahap ini hanya perlu apply saja.

  • Andi Kuswoyo

    Proses running analysis akan berlangsung seperti dalam gambar dibawah. Analisis akan

    dilakukan oleh MD Nastran. Dalam hal ini Patran akan memanggil solver secara otomatis.

    User tinggal menunggu proses perhitungan selesai.

  • Andi Kuswoyo

    Setelah proses perhitungan selesai, kita perlu melampirkan file hasil agar bisa ditampilkan

    dalam patran (Post-Processing). User perlu mengambil file .xdb yang dihasilkan terutama

    untuk analisis yang berkali-kali dengan job file yang berbeda. Namun jika sama, maka pada

    dasarnya hanya perlu apply saja. Namun sebagai latihan, silahkan ikuti langkah-langkah

    yang ditunjukan dalam gambar.

  • Andi Kuswoyo

    Setelah selesai melampirkan file hasil analisis, maka dalam di pojok kiri bawah akan tertulis

    $# *** End: Attach Result File ***. Tulisan tersebut menandakan proses melampirkan file

    hasil telah berhasil dan perhitungan berjalan dengan normal. Namun jika tulisan tersebut

    tidak muncul dan yang muncul adalah $# *** Begin: Attaching Result File ***, artinya ada

    masalah dalam perhitungan dan pemodelan yang belum benar.

    Note:

    Walaupun End: Attaxxx xxx belum tentu hasilnya benar. Sebagai pengguna, perlu

    memahami hasil dan tahu makna dibalik hasil yang ditampilkan.

    8. Menampilkan Hasil

    Selamat melihat warna-warni hasil, tapi sebagai pengguna perlu memahami arti dibalik

    warna-warni tersebut dan mengetahui keakurasian hasil yang diperoleh. Dan kemungkinan

    kebenaran dari hasil yang ditunjukan.