8354_modul Ansys New

Anni Rahmat, S.T., M.T. Eka Lutfi Septiani, S.T., M.T. i

ANSYS Ansys adalah software analysis yang digunakan untuk melakukan analisa local pada struktur menggunakan teori metode elemen hingga (finite elemen method). Secara umum, tahapan permodelan terdiri dari: 1. pembuatan model 2. pembebanan dan analisa 3. pembacaan output

A. Memulai ANSYS: 

Pada start menu program>All program>ANSYS lalu klik



Atur Folder tempat file, File>Change Directory… , pilih folder yang dikehendaki untuk tempat file-file ANSYS klik OK



Beri nama file dengan cara : File>Change Jobname… , ketik “3Dstructural“ lalu klik OK



Jika ingin menuliskan title pada layar kerja ANSYS maka, File>Change Title... , ketik ”Structural Analysis of a 3D solid object”



Pada ANSYS Main Menu pilih Preferences lalu atur sebagai berikut :

Klik OK

1

Preference Preference memuat tipe analisis yang akan dilakukan dalam permodelan ANSYS memuat bidang analisa structural, thermal, fluida, dan elektromagnetik. Tipe analisis dapat dipilih salah satu atau banyak jika analisis yang dilakukan adalah multifisis yang mengharuskan anda untuk “bermain” dengan banyak tipe analisis.

Processor Prepocessor adalah menu untuk memodelkan geometri dan pendefinisian sifat mekanis dan fisika dari model anda dan juga digunakan untuk proses mesh model ke dalam rangkaian node. Adapun sub-menu dari preprocessor yang sering dipakai antara lain: a. Element Type untuk menentukan jenis elemen yang paling sesuai untuk analisis b. Real constant untuk mendefinisikan konfigurasi elemen (lihat element reference dalam help program) c. Material prop untuk memberikan sifat – sifat bahan pada model. d. Modelling, sub-menu ini berisikan perintah – perintah untuk membangun model sesuai pendekatan yang akan dilakukan. Jenis pembuatan model ini dapat didekati dengan dua cara yaitu bottom – up dan top – down. Selain itu terdapat operasi yang paling penting yaitu Boolean operation, fungsi ini dipakai untuk pembuatan model dengan metode top down atau kombinasi keduanya. Operasi yang dilakukan meliputi penambahan, pengurangan, copy, mirroring, dan moving. Pendefinisian oprasi Boolean sangat penting untuk menyesuaikan generasi model anda dengan kondisi riil. Pembangunan model merupakan tahapan yang sulit karena anda akan bermain dengan “working plane” dan koordinat global XYZ. Perlu diperhatikan agar anda bekerja pada coordinate system agar tidak kehilangan orientasi model dan kehilangan sumbu acuan. e. Meshtool, merupakan fasilitas untuk mendiskreditkan model menjadi element. f. Check mesh, untuk menguji bentuk elemen apakah sudah memenuhi syarat – syarat dalam prinsip elemen hingga. g. Numbering Control, untuk menyatukan komponen penyusun yang telah dibuat menjadi satu bentuk model diskrit kontinum.

2

Solution Fasilitas ini digunakan untuk menentukan jenis penyelesaian (steady state atau unsteady) serta iterasi numeric yang akan dilakukan komputer terhadap model anda sesuai pembebanan dan kondisi batas yang diberikan pada model. Sub-menu yang lazim dipakai antara lain: a. Loads, fasilitas ini dipakai untuk memberikan beban – beban yang bekerja pada model beserta kondisi batas yang ada untuk mendekati kondisi riil. Beban yang dapat diaplikasikan adalah pressure, force/moment, temperature, gravitasi, elektromagnetik dan fluida dll. b. Load step option, untuk analisa dinamis dan menentukan setting time beban yang bekerja pada model, jumlah interasi, metode perhitungan. c. Solve, untuk me-running model yang telah digenerasi dalam elemen hingga serta telah diaplikasikan beban. Atau dapat juga me-running file beban yang sebelumnya telah disimpan dalam direktori kerja anda.

General Postprocessor

Fasilitas ini digunakan untuk menampilkan hasil iterasi komputer terhadap model anda. Sub menu untuk melihat solusi nodal dan tampilan grafis adalah plot result. Pembacaan hasil besaran hasil tiap node dapat dilihat dari perintah List result nodal solution.

3

MODUL 2 MODELLING AND MESHING GUIDE

Tahapan pembuatan model merupakan awalan yang sangat penting untuk menyesuaikan atau mendekati bentuk yang akan dianalisa pada kondisi nyata. Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam permodelan adalah: 1. Unit ANSYS tidak memiliki fasilitas untuk mendeskripsikan satuan yang diguanakan. Karena itu dituntut konsistensi dalam penggunaan input satuan mulai dari awal permodelan hingga penampilan hasil analisa. 2. Coordinate System Terdapat dua macam system koordinat yaitu koordinat global dan koordinat lokal. Koordinat global adalah system kartesian XYZ yang berporos pada titik 0,0,0. Sedangkan system koordinat yang dapat dipindahkan pada titik-titik tertentu sesuai kebutuhan. System koordinat local dapat disesuaikan dengan global cartesian coordinates, nodes, keypoints atau working plane. Pengaturan sytem coordinate dapat dilakukan melalui toolbar sebagaimana yang terlihat pada gambar.

GUI: Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate System

4

3. Working Plane Working plane/WP ini merupakan bidang kerja dalam ANSYS yang harus benar – benar dicermati. Pada toolbar paling atas dari windows ANSYS, dapat ditemukan pilihan – pilihan untuk memodifikasi WP anda agar langkah permodelan lebih mudah. Setelah memindah/mengubah WP, jangan lupa untuk selalu menyelaraskan WP dengan global kartesian agar oprasi – oprasi berikutnya tidak kehilangan orientasi terhadap sumbu globalnya. GUI: Utility Menu>WorkPlane>Display working Plane Utility Menu>WorkPlane>WP Setting

5

4. View

GUI: Utility menu > plot control > pan-zoom-rotate 2.1 Permodelan Geometri Permodelan dapat dilakukan dengan dua cara: 1. Bottom up, yaitu pembuatan model yang dilakukan secara manual dengan mendefinisikan secara manual keypoint terlebih dahulu, yang kemudian dikembangkan untuk membuat garis, area, dan volume.

GUI:Main Menu > Preprocessor > Modelling > Keypoint Main Menu > Preprocessor > Modelling > Line Main Menu > Preprocessor > Modelling > Area 2. Top Down, yaitu pembuatan model memodifikasi geometri dasar yang telah tersedia 6

Langkah awal pembuatan geometri dasar dimulai dengan create command untuk memilih geometri dasar, yang dilanjutkan dengan operate command untuk membentuk model yang diinginkan. Operate command menyediakan perintah extrude dan Boolean Operation. Beberapa perintah yang terdapat pada Boolean operation adalah:

Gambar sebelum operate 

Intersect : menghasilkan bentuk baru dengan mengambil irisan gabungan

geometri dan menghapus bentuk dasar.

7

Gambar sesudah Intersect

GUI: Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate > Booleans > Intersect  Add : membentuk satu geometri utuh menggabungkan beberapa geometri dasar

Gambar sesudah Add GUI: Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate > Booleans > Add  Substract : menghapus geometri yang beririsan.

8

GUI: Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate > Booleans > substract  Overlap : menghasilkan bentuk baru dengan mengambil irisan gabungan geometri tanpa menghapus bentuk dasar. Geometri yang dihasilkan berupa rangkaian, yang berkaitan satu dengan yang lain.

GUI : Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate > Booleans > Overlap.  Partition : proses yang sama dengan overlap, tetapi volume yang dihasilkan terpisah secara utuh, membentuk kesatuan baru.

9

Volume hasil partition berasal dari volume kubus

GUI : Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate > Booleans > Partition.  Glue : menempelkan 2 geometri yang berbeda. Fasilitas ini biasa digunakan untuk memodelkan area las.

GUI: Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate > Booleans > Glue > Volumes.

Selain perintah-perintah di atas, terdapat perintah-perintah pendukung antara lain : Delete Command Perintah ini digunakan untuk menghapus entitas yang tidak diperlukan. Penting untuk diperhatikan adalah system hierarki dalam pemodelan. Penghapusan entitas dilakukan dengan perintah 10

GUI : Main menu > Preprocessor > Delete > Keypoint Main menu > Preprocessor > Delete > Lines only Main menu > Preprocessor > Delete > Areas only Main menu > Preprocessor > Delete > Volumes only Hanya akan menghapus hierarki yang diperintahkan. Sebagai contoh, jika dilakukan perintah delete areas only , maka keypoint dan garis pembentuk area akan tetap ada. Untuk menghapus keseluruhan entitas, dilakukan dengan perintah GUI : Main Menu > Preprocessor > Delete > Line and Below Main Menu > Preprocessor > Delete > Area and Below Main Menu > Preprocessor > Delete > Volume and Below Copy Command Perintah ini digunakan untuk menggandakan entitas yang telah anda buat ke arah offset yang dapat ditentukan sendiri dengan tetap mengacu pada sumbu global XYZ. GUI : Main Menu > Preprocessor > Copy Move Command Opsi ini digunakan untuk menggeser entitas geometri jika ada kesalahan orientasi translasional ke arah XYZ. GUI : Main Menu > Preprocessor > Move / Modify

2.2 Diskritisasi ( meshing ). Proses ini dilakukan untuk menjadikan model yang kontinyu ke dalam mode diskret yaitu elemen-elemen kecil yang terhubung / terkait dengan node agar dapat dianalisa dengan baik sesuai pendekatan elemen hingga. Tahapan-tahapan yang harus dilakukan 1. Mendefinisikan material dan sifat-sifat mekaniknya. Material didefinisikan berdasarkan kebutuhan analisa yang hendak dilakukan GUI : 11

Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models 2. Menentukan elemen dan atributnya Ansys menyediakan beberapa jenis elemen, yang masing – masingnya dapat dipilih berdasarkan kemampuan produk yang kita pilih atau disesuaikan dengan geometri dan analisa yang dilakukan. Jenis – jenis elemen dan karakteristik dapaat dilihat pada ANSYS > ANSYSDocumentation > Ansys Element Reference GUI: Main Menu > Preprocessor > Element Element Reference 3. Meshing Konsep dasar analisa local adalah penggunaan metode elemen hingga, dimana suatu struktur dibagi menjadi elemen – elemen yang terdiri dari node – node untuk mengetahui lebih akurat proses distribusi beban dan akibatnya pada struktur. Proses pembagian inilah yang dinamakan dengan proses meshing. Proses meshing pada ANSYS dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu free atau mapped. Free mesh digunakan jika pengguna menghendaki pembagian elemen dan node ditentukan oleh ANSYS, sedangkan mapped mesh digunakan apabila pengguna menghendaki bentuk meshing tertentu. GUI: Main Menu > Preprocessor > Meshtool Main Menu > Preprocessor > Meshing Mapped mesh dapat diatur melalui size control yang dapat dilihat pada menu meshtool maupun meshing. Menu concatenate digunakan untuk seakan – akan menyambung garis – garis yang berbeda untuk memenuhi persyaratan dalam penggunaan mapped mesh. Garis – garis yang terbentuk akibat concatenate harus dihapus sebelum melakukan analisa untuk menghindari terjadinya kesalahan dalam perhitungan. GUI: Main Menu>Preprocessor>Meshing>concatenate Setelah proses meshing selesai, terlebih dahulu dilakukan check mesh untuk mengetahui apakah meshing yang telah terbentuk telah memenuhi kriteria yang disyaratkan. Elemen meshing yang “cacat” atau tidak sesuai dengan criteria dan syarat valid dapat diperbaiki dengan tombol refine. GUI: Main Menu > Prepocessor > Meshing > Check Mesh 12

ANSYS DASAR Oleh ; Anni Rahmat JURUSAN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INTERNASIONAL SEMEN INDONESIA 2017

13

LAYOUT

BUTTOM UP 1. MEMBUAT TITIK Main Menu > Preprocessor > Modelling > Keypoint

N0

X

Y

Z

1 2 3 4

0 1 1 0

0 0 1 1

0 0 0 0

14

BUTTOM UP 2. MEMBUAT GARIS Main Menu > Preprocessor > Modelling > Line

N0

TITIK

TITIK

1 2 3 4

1 2 3 4

2 3 4 1

BUTTOM UP 3. MEMBUAT AREA Main Menu > Preprocessor > Modelling > Area

NO G

1

1

G

G

G

2

3

4

4. MEMBUAT VOLUME Main Menu > Preprocessor > Modelling > Volume

15

BUTTOM UP 5. TUGAS BUTTOM UP Tahap : 1. Membuat titik 1-4 2. Kopi langkah 1 dengan jarak z=1

3. Membuat garis dari titik 4. Membuat area dari garis 5. Membuat Volume dari area

TOP DOWN 1. MEMBUAT VOLUME PRIMITIF

BLOK : TEBAL 0,3 TINGGI 1 LEBAR 1 SILIDER : PUSAT X=1 Y=1 R=0.4 PANJANG 2

Main Menu > Preprocessor > Modelling > Volume>Block>By Dimensions Main Menu > Preprocessor > Modelling > Volume>Cylinder>Solid Cylinder

16

TOP DOWN 2. MENGGABUNGKAN BEBERAPA VOLUME MENJADI SATU VOLUME (ADD)

Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate>Booleans>Add>Volume

TOP DOWN 3. MENGHILANGKAN IRISAN 2 VOLUME DENGAN MENGHAPUS SATU VOLUME AWAL (SUBSTRACT)

Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate>Booleans>Subtract>Volume

17

TOP DOWN 4. MENGHILANGKAN IRISAN 2 VOLUME TANPA MENGHAPUS VOLUME AWAL (OVERLAP)

Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate>Booleans>overlap>Volume

TOP DOWN 5. MEMBUAT IRISAN DARI 2 VOLUME (INTERSECT)

Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate>Booleans>Intersect>Volume

18

TOP DOWN 6. MEMBUAT DISKONTINYU MENJADI KONTINYU TANPA MEMBENTUK KOMPONEN BARU (GLUE)

Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate>Booleans>Glue>Volume

TOP DOWN 7. TUGAS TOP DOWN

19

TOP DOWN

1. 2. 3. 4. 5. 6.

7. 8. 9.

cyl4,0,0,10e-2,360,11e-2,360,60e-2 wpoff,,,30e-2 wpro,,90,wpoff,,,-35e-2 cyl4,0,0,5e-2,360,0,0,35e-2 VSBV, 1, 2 WPAVE,0,0,0  cyl4,0,0,12e-2,360,0,0,60e-2 wpoff,,,30e-2 wpro,,90, wpoff,,,-35e-2 cyl4,0,0,4e-2,360, 3e-2,360,35e-2 VSBV, 2, 1 Buat area dari GUI diteruskan volume

TOP DOWN

20

TRIK BELAJAR MENGGAMBAR 1.MEMBUAT TITIK

K,NO TITIK,X,Y,Z,

K,1,0,0,0,

2.MEMBUAT GARIS LURUS DARI 2 TITIK LSTR,TITIK A,TITIK B

LSTR,

1,

10

3.MEMBUAT GARIS LENGKUNG DARI 3 TITIK FLST,3,3,3 FITEM,3,TITIK A FITEM,3, TITIK B FITEM,3, TITIK C BSPLIN, ,P51X

FLST,3,3,3 FITEM,3,1 FITEM,3,3 FITEM,3,2 BSPLIN, ,P51X

TRIK BELAJAR MENGGAMBAR 4.MEMBUAT AREA DARI GARIS FLST,2,2,4 FITEM,2,GARIS A FITEM,2,GARIS B

FITEM,2,GARIS C FITEM,2,GARIS D AL,P51X

FLST,2,2,4 FITEM,2,2 FITEM,2,1 AL,P51X

5.MEMBUAT LANGKAH LANGKAH LAIN JIKA INGIN MENGETAHUI LANGKAH LANGKAH YANG LAIN DALAM BENTUK ASCI DAPAT DI KLIK HELP PADA TIAP DIALOG BOG YANG MUNCUL

21

TRIK BELAJAR MENGGAMBAR

TRIK BELAJAR MENGGAMBAR 6.KOMBINASI

K,1,0,0,, K,2,0,8e-3,, K,3,202e-3,0,, K,4,202e-3,8e-3,, K,5,96.5359e-3,0,, K,6,105.4641e-3,0,, K,7,105.4641e-3,8e-3,, K,8,96.5359e-3,8e-3,, K,9,86.5359e-3,8e-3,, K,10,86.5359e-3,,, K,11,115.4641e-3,8e-3,, K,12,115.4641e-3,,, K,13,0,0,130e-3,

LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR, LSTR,

1, 1, 10, 5, 6, 8, 3, 4, 7, 12, 9, 7, 9, 8, 6, 12, 1,

2 10 5 6 12 9 4 11 11 3 2 8 10 5 7 11 13

22

TRIK BELAJAR MENGGAMBAR 6.KOMBINASI ( LANJUTAN)

TRIK BELAJAR MENGGAMBAR 6.KOMBINASI ( LANJUTAN) Main Menu > Preprocessor > Modelling > Area

23

TRIK BELAJAR MENGGAMBAR 6.KOMBINASI ( LANJUTAN) Main Menu > Preprocessor > Meshing >Mesh tool

TRIK BELAJAR MENGGAMBAR 6.KOMBINASI ( LANJUTAN) Main Menu > Preprocessor > Modelling > Operate>Extrude

24

TRIK BELAJAR MENGGAMBAR 6.KOMBINASI ( LANJUTAN)

TRIK BELAJAR MENGGAMBAR 6.KOMBINASI ( LANJUTAN)

25

TRIK BELAJAR MENGGAMBAR 7. TUGAS KOMBINASI

26

PENGELASAN PENGELASAN 1. MEMBUAT GEOMETRI LAS (PREPROCESSOR)

PENGELASAN 2. MEMILIH TIPE ELEMENT(PREPROCESSOR)

3. MEMASUKKAN MATERIAL PROPERTIS(PREPROCESSOR)

27

MATERIAL PROPERTIS 1.LANGKAH MANUAL MEMASUKKAN MATERIAL PROPERTIES UNTUK 1 BAHAN

MATERIAL PROPERTIS Main Menu > Preprocessor > Material props > Material model

SEBELAH KANAN ADALAH JENIS MATERIAL SEBELAH KIRI ADALAH JENIS SIFAT YANG BISA DIISIKAN UNTUK JENIS MATERIAL YANG ADA DI SEBELAH KANAN

28

MATERIAL PROPERTIS 1.LANGKAH MANUAL MEMASUKKAN MATERIAL PROPERTIES UNTUK 2 BAHAN ATAU LEBIH

MATERIAL PROPERTIS Main Menu > Preprocessor > Material props > Material model

Tidak ada yang berbeda dengan langkah untuk memasukkan properties pada satu material tapi saat ditemui 2 material atau lebih hanya menambah satu langkah saja yaitu klik material>new model pada dialog box define materials model behavior

29

MATERIAL PROPERTIS 3.LANGKAH LAIN MEMASUKKAN MATERIAL PROPERTIES Main Menu > Preprocessor > Material props > Read From File /COM,ANSYS RELEASE 8.0 UP20030930 12:20:57 02/19/2011 MPTEMP MPTEMP, 1, 0.2980000E+03, 0.4730000E+03, 0.6730000E+03, 0.8730000E+03, 0.1073000E+04 MPTEMP, 6, 0.1273000E+04, 0.1473000E+04, 0.1571000E+04, 0.1773000E+04, 0.2273000E+04 MPDATA,EX , 1, 1, 0.1980000E+12, 0.1850000E+12, 0.1680000E+12, 0.1510000E+12, 0.1350000E+12 MPDATA,EX , 1, 6, 0.9700000E+11, 0.2100000E+11, 0.5000000E+10, 0.5000000E+10, 0.5000000E+10

Cara membuat file diatas harus melalui log file dari ansys sehingga jika untuk membuat filler/isian terlebih dahulu dibuat pancingan untuk material material yang lain.

ELEMEN 1.FUNGSI ELEMENT • Sebagai jadi diri • Membentuk jaringan yang saling terikat satu sama lain (kontinum)

2.JUMLAH ELEMENT PADA ANSYS 8.0 • Terdapat 227 elemen dimana setiap element memiliki derajat kebebasan yang berbeda beda. • untuk mengetahui derajat kebebasan pada tiap tiap element dapat dilihat pada help topics ansys pada sub menu element library

30

PENGELASAN 4. PEMBEBANAN DAN BC (SOLUTION) 4. 1. PENENTUAN TYPE ANALISA

PENGELASAN 4. PEMBEBANAN DAN BC (SOLUTION) 4. 2. PENENTUAN TOLERANSI AKURASI SOLVER

31

PENGELASAN 4. PEMBEBANAN DAN BC (SOLUTION) 4. 4. PEMBERIAN HEAT FLUX

PENGELASAN 4. PEMBEBANAN DAN BC (SOLUTION) 4. 4. PEMBERIAN HEAT FLUX

32

PENGELASAN 4. PEMBEBANAN DAN BC (SOLUTION) 4. 5. PEMBERIAN KONVEKSI

PENGELASAN 4. PEMBEBANAN DAN BC (SOLUTION) 4. 5. PEMBERIAN KONVEKSI

33

PENGELASAN 4. PEMBEBANAN DAN BC (SOLUTION) 4. 5. LOAD STEP OPTION

PENGELASAN 4. PEMBEBANAN DAN BC 4. 5. LOAD STEP OPTION

34

PENGELASAN 4. PEMBEBANAN DAN BC 4. 5. LOAD STEP OPTION

PENGELASAN 4. PEMBEBANAN DAN BC 4. 5. LOAD STEP OPTION

35

PENGELASAN 4. PEMBEBANAN DAN BC 4. 5. LOAD STEP OPTION

Hasil akhirnya didapatkan file loadstep dengan nama file sesuai dengan jobname dan berisi perintah perintah.

PENGELASAN 5. Editing file loadstep •

Rumus editing file loadstep untuk mempermudah simulasi :

1. _LSNUM : n+1 2. Time : n+(waktu untuk satu elemen) 3. SFE,

n, 4,HFLU  SFE,

n(diganti nomer elemen berikutnya), 4,HFLU

36

PENGELASAN 6. MEMBACA FILE LOADSTEP PADA ANSYS

Main Menu > Solution > Load Step Pots > Read LS File

PENGELASAN 6. MENGHITUNG DISTRIBUSI TEMPERATUR

Main Menu > Solution > Solve > From LS Files

37

PENGELASAN 7. MELIHAT HASIL(GENERAL POSTPROC)

PENGELASAN 7. MELIHAT HASIL(GENERAL POSTPROC)

38

PENGELASAN 7. MELIHAT HASIL(GENERAL POSTPROC)

PENGELASAN 8. MELIHAT ANIMASI & MEMBUAT FILE VIDEO

39

PENGELASAN 8. MELIHAT ANIMASI & MEMBUAT FILE VIDEO

PENGELASAN 9. MEMBUAT SIKLUS THERMAL

40

PENGELASAN 9. MEMBUAT SIKLUS THERMAL

PENGELASAN 10. Konversi hasil ke dalam format excel

41

PENGELASAN 10. Konversi hasil ke dalam format excel

TEMP_2 1600 1400 1200 1000 800

TEMP_2

600 400 200 0 0

200

400

600

800

1000

1200

42