Top Banner
Dyah Widya D.H (3111100036) Page 1 UAS Metode Elemen Hingga “Dengan ini saya bersumpah bahwa jawaban yang saya berikan merupakan hasil kerja saya sendiri, dan saya pertanggung jawabkan sesuai dengan keyakinan/agama yang saya anut.” Soal: Sebuah pelat berukuran 1.0x1.0 m, terbuat dari baja dengan E=200000Mpa, dan v=0.3, diketahui pula bahwa beban terpusat P=5kN bekerja ditengah bentang. Diminta: Buatlah model pelat tersebut dengan mengambil ¼ bagian saja, jelaskan bagaimana saudara memodelkan tepitepi pelat dari model saudara. Bagi pelat saudara menjadi elementelement dan buatlah dalam jumlah yang bervariasi. Ketebalan pelat di hitung untuk 1/100, 1/10, 1/5, 1/3, ½, dan 1/1 dari lebar pelat. Buatlah laporan yang baik dari problem diatas. Jawaban Permodelan pelat per bagian menjadi Tebal pelat: 1/100 x 0.5 = 0.005 m 1/10 x 0.5 = 0.05 m 1/5 x 0.5 = 0.1 m 1/3 x 0.5 = 0.1667 m ½ x 0.5 = 0.25 m 1/1 x 0.5 = 0.5 m Percobaan pertama, pada ¼ bagian pelat dibagi lagi menjadi 9x9 element. Dimana pemrograman matlab yang dipakai sebagai berikut: P P/4 Perletakan Perletakan Perletakan Perletakan
8

Uas Meh Dyah Widya Dh

Feb 06, 2016

Download

Documents

finite element
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Uas Meh Dyah Widya Dh

   

Dyah  Widya  D.H  (3111100036)   Page  1    

UAS  Metode  Elemen  Hingga  

“Dengan   ini   saya   bersumpah   bahwa   jawaban   yang   saya   berikan   merupakan   hasil   kerja   saya  sendiri,  dan  saya  pertanggung  jawabkan  sesuai  dengan  keyakinan/agama  yang  saya  anut.”  

Soal:    

Sebuah   pelat   berukuran   1.0x1.0   m,   terbuat   dari   baja   dengan   E=200000Mpa,   dan   v=0.3,  diketahui  pula  bahwa  beban  terpusat  P=5kN  bekerja  ditengah  bentang.  

Diminta:  

• Buatlah   model   pelat   tersebut   dengan   mengambil   ¼   bagian   saja,   jelaskan   bagaimana  saudara  memodelkan  tepi-­‐tepi  pelat  dari  model  saudara.  

• Bagi  pelat  saudara  menjadi  element-­‐element  dan  buatlah  dalam  jumlah  yang  bervariasi.  • Ketebalan  pelat  di  hitung  untuk  1/100,  1/10,  1/5,  1/3,  ½,  dan  1/1  dari  lebar  pelat.  

Buatlah  laporan  yang  baik  dari  problem  diatas.  

 

 

 

 

 

Jawaban  

ü Permodelan  pelat  per  bagian  menjadi  

 

 

 

 

ü Tebal  pelat:  • 1/100  x  0.5  =  0.005  m  • 1/10  x  0.5  =  0.05  m  • 1/5  x  0.5  =  0.1  m  • 1/3  x  0.5  =  0.1667  m  • ½  x  0.5  =  0.25  m  • 1/1  x  0.5  =  0.5  m  

 ü Percobaan   pertama,   pada   ¼   bagian   pelat   dibagi   lagi   menjadi   9x9   element.   Dimana  

pemrograman  matlab  yang  dipakai  sebagai  berikut:  

   

P  

P/4  

Perletakan  

Perletakan  Perletakan  

Perletakan  

Page 2: Uas Meh Dyah Widya Dh

   

Dyah  Widya  D.H  (3111100036)   Page  2    

UAS  Metode  Elemen  Hingga  

Thick_plate_Q8.m % THIS PROGRAM USES AN 8-NODDED QUADRILATERAL ELEMENT FOR THE LINEAR ELASTIC % STATIC ANALYSIS OF A THICK PLATE IN BENDING % % Make these variables global so they can be shared by other functions % clc clear all % global nnd nel nne nodof eldof n ngpb ngps global geom connec deeb dees nf load dim % format long g % % To cchange the size of the problem or change the elastic properties % ALTER the PlateQ8_input_module.m % dim = 2; nne = 8; nodof = 3; eldof = nne*nodof; % % Plate_Q8_input_module Length = 0.5; % Length of the in x-direction Width = 0.5; % Width of the model in y-direction NXE = 9; % Number of rows in the x direction NYE = 9; % Number of rows in the y direction dhx = Length/NXE; % Element size in the x direction dhy = Width/NYE; % Element size in the y direction X_origin = 0. ; % x origin of the global coordinate system Y_origin = 0. ; % y origin of the global coordinate system % thick = 0.5; % Thickness of plate ngpb = 3; % number of Gauss points bending ngps = 2; % number of Gauss points for shear % Q8_mesh % Generate the mesh % E = 200000000; % Elastic modulus in kN/m2 vu = 0.3; % Poisson's ratio % % Form the matrix of elastic properties % deeb=formdeeb(E,vu,thick); % Matrix of elastic properties for plate bending dees=formdees(E,vu,thick); % Matrix of elastic properties for plate shear % % Boundary conditions % nf = ones(nnd, nodof); % Initialize the matrix nf to 1 % for i=1:nnd if geom(i,1) == 0 nf(i,1) = 0 ; % Restrain in direction w nf(i,3) = 0 ; % Restrain rotation theta_y (around x) elseif geom(i,2) == 0 nf(i,1) = 0. ; % Restrain displacement w nf(i,2) = 0. ; % Restrain rotation theta_x (around y) elseif geom(i,1) == Length nf(i,2) = 0. ; % Restrain rotation theta_x (around y)

Elemen  yg  dipakai  9x9  

Ketebalan  Pelat  

Page 3: Uas Meh Dyah Widya Dh

   

Dyah  Widya  D.H  (3111100036)   Page  3    

UAS  Metode  Elemen  Hingga  

elseif geom(i,2) == Width nf(i,3) = 0. ; % Restrain rotation theta_y (around x) end end % % Counting of the free degrees of freedom % n=0; for i=1:nnd for j=1:nodof if nf(i,j) ~= 0 n=n+1; nf(i,j)=n; end end end disp ('Nodal freedom') nf disp ('Total number of active degrees of freedom') n % % loading % load = zeros(nnd, 3); % for i=1:nnd if geom(i,1) == Length && geom(i,2) == Width load(i,1) = - 5/4; % Vertical load of 1.25 kN on the center node end end % % % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% End of input%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % % Assemble the global force vector % fg=zeros(n,1); for i=1: nnd for j=1:nodof if nf(i,j) ~= 0 fg(nf(i,j))= load(i,j); end end end % % Form the matrix containing the abscissas and the weights of Gauss points % sampb=gauss(ngpb); samps=gauss(ngps); % % Numerical integration and assembly of the global stiffness matrix % % initialize the global stiffness matrix to zero kk = zeros(n, n); % for i=1:nel [coord,g] = platelem_q8(i) ; % coordinates of the nodes of element i, % and its steering vector keb=zeros(eldof,eldof) ; % Initialize the element bending % stiffness matrix to zero kes=zeros(eldof,eldof) ; % Initialize the element Shear

Beban    

Page 4: Uas Meh Dyah Widya Dh

   

Dyah  Widya  D.H  (3111100036)   Page  4    

UAS  Metode  Elemen  Hingga  

% stiffness matrix to zero % % Integrate element bending stiffness and assemble it in global matrix % for ig=1: ngpb wi = sampb(ig,2); for jg=1: ngpb wj=sampb(jg,2); [der,fun] = fmquad(sampb, ig,jg); % Derivative of shape functions % in local coordinates jac=der*coord; % Compute Jacobian matrix d=det(jac); % Compute the determinant of % Jacobian matrix jac1=inv(jac); % Compute inverse of the Jacobian deriv=jac1*der; % Derivative of shape functions % in global coordinates beeb=formbeeb(deriv,nne,eldof); % Form matrix [B] keb=keb + d*wi*wj*beeb'*deeb*beeb; % Integrate stiffness matrix end end kk=form_kk(kk,keb, g); % assemble global stiffness matrix % % Integrate element Shear stiffness and assemble it in global matrix % for ig=1: ngps wi = samps(ig,2); for jg=1: ngps wj=samps(jg,2); [der,fun] = fmquad(samps, ig,jg); % Derivative of shape functions % in local coordinates jac=der*coord; % Compute Jacobian matrix d=det(jac); % Compute determinant of % Jacobian matrix jac1=inv(jac); % Compute inverse of the % Jacobian deriv=jac1*der; % Derivative of shape functions % in global coordinates bees=formbees(deriv,fun,nne,eldof); % Form matrix [B] kes=kes + (5/6)*d*wi*wj*bees'*dees*bees; % Integrate stiffness matrix end end kk=form_kk(kk,kes, g); % assemble global stiffness matrix end % % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% End of assembly %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % % delta = kk\fg % solve for unknown displacements format short e disp('node w_disp x_slope y_slope ') % for i=1: nnd % if nf(i,1) == 0 % w_disp =0.; % else w_disp = delta(nf(i,1)); % end % if nf(i,2) == 0 % x_slope = 0.; % else

Page 5: Uas Meh Dyah Widya Dh

   

Dyah  Widya  D.H  (3111100036)   Page  5    

UAS  Metode  Elemen  Hingga  

x_slope = delta(nf(i,2)); % end % if nf(i,3) == 0 % y_slope = 0.; % else y_slope = delta(nf(i,3)); % end disp([i w_disp x_slope y_slope]) % Display displacements of each node DISP(i,:) = [ w_disp x_slope y_slope]; end % % % ngp=1; % Calculate moments and shear forces % the center of each element samp=gauss(ngp); % for i=1:nel [coord,g] = platelem_q8(i); % coordinates of the nodes of element i, % and its steering vector eld=zeros(eldof,1); % Initialize element displacement to zero for m=1:eldof % if g(m)==0 % eld(m)=0.; % else % eld(m)=delta(g(m)); % Retrieve element displacement from the % global displacement vector end end % for ig=1: ngp wi = samp(ig,2); for jg=1: ngp wj=samp(jg,2); [der,fun] = fmquad(samp, ig,jg); % Derivative of shape functions % in local coordinates jac=der*coord; % Compute Jacobian matrix d=det(jac); % Compute the determinant of % Jacobian matrix jac1=inv(jac); % Compute inverse of the Jacobian deriv=jac1*der; % Derivative of shape functions % in global coordinates % beeb=formbeeb(deriv,nne,eldof); % Form matrix [B_b] chi_b = beeb*eld ; % compute bending curvatures Moment = deeb*chi_b ; % Compute moments bees=formbees(deriv,fun,nne,eldof); % Form matrix [B_s] chi_s = bees*eld ; % compute shear curvatures Shear = dees*chi_s ; % Compute shera forces end end Element_Forces(i,:)=[Moment' Shear']; end % W = DISP(:,1); [MX, MY, MXY, QX, QY] = Forces_at_nodes_plate(Element_Forces); % cmin = min(W); cmax = max(W); caxis([cmin cmax]);

Page 6: Uas Meh Dyah Widya Dh

   

Dyah  Widya  D.H  (3111100036)   Page  6    

UAS  Metode  Elemen  Hingga  

patch('Faces',connec, 'Vertices', geom, 'FaceVertexCData',W,... 'Facecolor','interp','Marker','.'); colorbar; Dari pemodelan matlab diatas maka didapatlah hasil sebagai berikut:

 0.005  m  =  1/100  

   

 0.05 m  =  1/10  

 

 0.1 m  =  1/5  

   

 0.1667  m  =  1/3  

 

   

Page 7: Uas Meh Dyah Widya Dh

   

Dyah  Widya  D.H  (3111100036)   Page  7    

UAS  Metode  Elemen  Hingga  

 0.25  m  =  ½  

 

 0.5  m  =  1/1  

   

ü Percobaan   kedua,   pada   ¼   bagian   pelat   dibagi   lagi   menjadi   15x15   element.   Dimana  pemrograman  matlab   yang   dipakai   adalah   seperti   diatas   dengan  mengganti   beberapa  bagian  yang  diperlukan.  Sehingga  didapat  hasil  sebagai  berikut:  

 0.005  m  =  1/100  

   

 0.06 m  =  1/10  

 

   

Page 8: Uas Meh Dyah Widya Dh

   

Dyah  Widya  D.H  (3111100036)   Page  8    

UAS  Metode  Elemen  Hingga  

 0.1 m  =  1/5  

   

 0.1667  m  =  1/3  

 

 0.25  m  =  ½  

 

 0.5  m  =  1/1  

   

ü Dari  kedua  percobaan  diatas,  maka  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  semakin  tebal  pelat  tersebut   maka   kekakuan   dari   pelat   pun   akan   meningkat   sehingga   bagian   pelat   yang  menderita  akibat  tekanan  dari  gaya  pun  menjadi  semakin  kecil.  Hal  itu  bisa  dilihat  dari  gambar   diatas,   dimana   semakin   tebal   pelat   tersebut   maka   element   dengan   tegangan  terbesar   (area   biru)   yang   berada   disekitar   gaya   bekerja   pun   menjadi   semakin   kecil.  Selain   itu   dengan   merubah   element   yang   tadinya   9x9   menjadi   15x15   maka   gradasi  warna   yang   diperoleh   pun   menjadi   semakin   jelas,   sehingga   dapat   digunakan   untuk  mengetahui  besarnya  tegangan  disuatu  titik  atau  element  dengan  lebih  jelas/teliti.