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 Poisson’s 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 ѵ 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.