Syadina Aliy – 2306223300 – Kelas Metode Numerik 01
Berikut adalah video analisis konduksi panas 2 dimensi dengan menggunakan software CFDSOF
Pada blog kali ini saya akan membahas sebuah topik dari aplikasi metode numerik, yaitu optimasi struktural dengan menggunakan metode numerik.
Metode Numerik dapat digunakan pada industri manufaktur untuk melakukan optimasi struktural seperti rangka mobil, rangka bangunan, rangka robot, dan structural support lain. Dengan melakukan optimasi struktural kita dapat mendapatkan sebuah struktur dengan bentuk, berat, kekuatan, dan biaya manufaktur yang optimal. Contohnya kita dapat memangkas berat dari rangka kendaraan dan menyesuaikannya sesuai dengan kekuatan yang dibutuhkan, dengan memangkas berat maka kendaraan nantinya akan semakin optimal dan hemat bahan bakar. Optimasi struktural dapat berupa optimasi topologi, optimasi bentuk, dan optimasi ukuran.
FEM (Finite Element Method) adalah metode penyelesaian secara numerik yang prinsip kerjanya membagi suatu struktur kompleks menjadi elemen-elemen kecil yang nantinya akan membentuk struktur tersebut. Tiap elemen ini nantinya akan dianalisis secara individu dengan menggunakan persamaan tertentu untuk menghasilkan solusi keseluruhan.ย
Tahapan dalam FEM:
- Mesh generation
Suatu struktur yang ingin dianalisis akan dipecah menjadi elemen-elemen kecil yang memiliki bentuk dasar tertentu, seperti segitiga, tetrahedron, atau hexahedron. Terdapat node yang merupakan titik persinggungan antar elemen, dan elemen yang merupakan luasan di dalam node. Semakin kecil mesh yang dibuat, maka akan semakin akurat hasil yang akan dihasilkan dikarenakan bentuk struktur yang sebenarnya akan tergambar lebih akurat dengan mesh yang kecil. Tetapi semakin kecil meshnya, akan semakin banyak elemen yang harus dianalisis yang akan menambah beban komputasi.
2. Pemodelan persamaan diferensial
Persamaan diferensial yang digunakan pada tiap elemennya adalah persamaan kesetimbangan gaya dalam benda elastis. Nantinya, tiap elemen haruslah memenuhi persamaan tersebut dengan residual seminim mungkin. Semakin kecil residual, selisih yang seharusnya dengan hasil komputasi, berarti hasil komputasi semakin memenuhi persamaan diferensial tersebut yang berarti semakin akurat hasil komputasi.
3. Penyusunan matrix
Persamaan diferensial akan dikalkulasi dengan menggunakan matrix.ย
4. Post-processing
Tahap ini bertujuan untuk menganalisis, menginterpretasikan, dan memvisualisasikan hasil perhitungan agar dapat digunakan dalam pengambilan keputusan desain atau validasi model. Pada tahap ini, akan dilakukan kalkulasi regangan (defleksi), tegangan, dan safety factor. Selain itu, akan dilakukan juga kalkulasi untuk membuat kontur yang memudahkan visualisasi dari hasil simulasi.ย
Kesimpulan
Optimasi struktural dengan metode numerik telah menjadi bagian integral dalam desain dan manufaktur modern. Dengan teknologi simulasi yang semakin canggih, industri dapat menghasilkan produk yang lebih efisien, aman, dan berkelanjutan. Ke depannya, pengembangan metode numerik yang lebih cepat dan akurat akan semakin mempercepat inovasi dalam berbagai bidang teknik dan manufaktur.
