NONLINEAR BUCKLING
Nonlinear buckling adalah salah satu analisis yang sangat menarik di dunia FEA praktis dan juga powerful. Mungkin anda cukup familiar dengan simulasi linear buckling: yaitu analisis buckling menggunakan metode eigen value, untuk memprediksi load factor yang biasa terdapat pada solver-solver FEA pada umumnya; simulasi tersebut bisa jadi sangat berguna, namun juga bisa jadi sangat berbeda hasil prediksinya dengan non-linear buckling.
Nonlinear buckling (GNA: Geometrically Nonlinear Analysis)
Meskipun pada kenyataanya, geometri-geometri yang panjang atau tipis sangat mudah mengalami buckling pada beban kompresif, namun secara teori, menggunakan geometri yang “sempurna” pada permodelan FEA, simulasi non-linear buckling ini menjadi tidak dapat dilakukan. Hal ini karena, semua beban akan terkonversi menjadi beban tekan yang simetri.
Oleh karena itu, dalam simulasi nonlinear buckling ini, anda perlu melakukan inisiasi dengan geometri yang tidak sempurna (imperfect). Bisa dengan menginput hasil simulasi anda sebelumnya yang telah terdeformasi secara tidak simetri; atau bisa juga anda inputkan hasil dari linear buckling sebagai pendekatan awal inisiasi.
Dari simulasi ini, anda bisa peroleh data-data yang lebih aktual, seperti gaya yang diinputkan terhadap deformasi yang terjadi; yang hanya akan membentuk garis lurus jika beban murni compression yang simetri. Kemudian, tegangan dan regangan yang real juga dapat kita ukur pada kondisi buckling ataupun post buckling.
Karena melibatkan nonlinearitas yang sangat tinggi dan juga input berupa imperfect geometry, analisa semacam ini hanya dapat dilakukan oleh beberapa software tertentu saja, seperti misalnya MSC Nastran (HEXAGON), yang merupakan solver finite element analysis pertama di dunia, dengan solver-solvernya yang sangat lengkap, salah satunya SOL 400 yang dirancang khusus untuk implicit nonlinear, dapat dengan sangat robust menyelesaikan kasus nonlinear buckling ini. Atau software yang memang dirancang khusus untuk analisis struktur nonlinear yang advanced seperti MSC Marc.
Berikut adalah contoh hasil animasi dari nonlinear buckling menggunakan MSC Nastran (HEXAGON)
Bagaimana cara menyeting simulasi nonlinear buckling?
Seperti telah disinggung di atas, simulasi nonlinear buckling melibatkan nonlinearitas yang sangat tinggi, seperti deformasi yang ekstrim, material yang tidak linear, atau bahkan kontak dengan dirinya sendiri. Oleh karena itu, dibutuhkan software yang cukup robust untuk menghandle simulasi ini.
Berikut adalah hal-hal yang perlu diperhatikan saat melakukan simulasi nonlinear buckling:
- Mengaktifkan geometrical nonlinearity: hal ini dapat dilakukan dengan mengaktifkan large deformation model, yang pada MSC Nastran SOL 400, hal ini sudah otomatis aktif.
- Gunakan nonlinear material: Sebenarnya hal ini tidak wajib digunakan jika tegangan yang terjadi dari simulasi tidak melebihi batas yield nya; namun pada praktiknya, hampir semua non-linear buckling teganganya melebihi yield.
- Lakukan solving dengan increment atau step yang kecil: Semakin kecil step yang anda gunakan, maka solusi yang dihasilkan juga akan semakin stabil. Tapi tentunya waktu dan effort komputasi juga akan semakin tinggi. Pada solver MSC Nastran atau MSC Marc, paralelisasi prosesor dapat dengan mudah dilakukan untuk menghandle situasi semacam ini.
- Import geometry imperfection: langkah ini dapat dilakukan dengan mudah menggunakan Patran untuk MSC Nastran, atau Mentat untuk MSC Marc; dengan pertama-tama membuat analisis linear buckling sebagai inisiasi nya.
Author: Caesar Wiratama
SIMAK STEP-BY-STEP MENDESAIN DAN OPTIMASI CONNECTING ROD BERIKUT INI
