DALAM ARTIKEL INI:
Insinyur memiliki posisi yang tidak menyenangkan karena dianggap sepenuhnya bertanggung jawab atas integritas dan keamanan semua produk dan struktur yang mereka desain. Kesalahan kecil dalam desain sering menyebabkan bencana yang akan segera terjadi (yang sering pergi ke pengadilan dan mendapatkan litigasi).
Inilah sebabnya mengapa produk dan struktur melalui serangkaian pengujian dan pengoptimalan stres sebelum diterapkan di dunia nyata. Tetapi melakukannya lebih dari ratusan iterasi (dan untuk skala) bisa sangat mahal. Jadi, para insinyur sering kali menggunakan teknik pemodelan simulasi (seperti Analisis Elemen Hingga) untuk mengotomatisasi dan menyederhanakan pengujian ini.
Ini membantu mengurangi penggunaan bahan untuk pembuatan prototipe berulang, yang seharusnya digunakan dalam aktualisasi.
Analisis elemen hingga adalah salah satu teknik paling umum yang digunakan oleh para insinyur dan desainer CAD untuk mensimulasikan "tekanan" pada desain mereka.
Analisis elemen hingga (FEA) adalah teknik numerik yang digunakan untuk memecahkan masalah teknik dengan serangkaian perhitungan berbasis fisika.
Misalnya, seorang insinyur yang merancang jembatan perlu memprediksi perilaku struktur di bawah beban. Sistem persamaan yang menggambarkan distribusi tegangan struktural dapat diketahui, tetapi tidak dapat dengan mudah (atau langsung) dipecahkan untuk struktur yang rumit seperti jembatan.
Oleh karena itu, sistem harus dipecah menjadi elemen-elemen kecil (“elemen hingga”), yang perhitungannya dapat dengan mudah dibuat dan diselesaikan.
Elemen hingga dapat berupa satu, dua atau tiga dimensi.
Metode Elemen Hingga umumnya digunakan dalam FEA untuk menghitung solusi perkiraan masalah batas (masalah lapangan) dalam rekayasa.
"Lapangan" biasanya mewakili struktur fisik sebagai domain utama.
"Variabel medan" adalah variabel yang diinginkan yang diatur oleh persamaan diferensial. Mereka harus mencapai kondisi batas untuk nilai tertentu dari variabel (atau variabel terkait)
Sebuah "simpul" adalah titik tertentu pada elemen hingga yang berisi nilai variabel bidang -- yang biasanya secara eksplisit dihitung. Nilai-nilai ini kemudian digunakan untuk menghitung nilai pada titik non-nodal melalui interpolasi nilai pada node menggunakan fungsi bentuk.
Tahap ini mengharuskan Anda untuk mendefinisikan masalah domain, sifat material, sifat geometris, model mesh, kondisi batas dan jenis elemen. Biasanya pada tahap ini, engineer akan menyederhanakan masalah sebanyak mungkin untuk mendapatkan hasil yang cepat namun akurat.
Misalnya, sebelum simulasi, model CAD mungkin memiliki banyak fillet, lubang, atau fitur lain yang tidak penting untuk simulasi -- tetapi fitur yang menghabiskan sumber daya komputasi dan meningkatkan waktu render. Insinyur biasanya menghapus fitur ini untuk mempercepat simulasi mereka.
Ini dapat dilakukan secara manual (dengan desainer masuk dan menghapus fitur ini satu per satu) -- atau secara otomatis menggunakan CAD mengalahkan perangkat lunak Spasial. Satu keuntungan besar dari mengotomatisasi proses ini adalah pengurangan kesalahan manusia.
Di sini, perhitungan dibuat untuk nilai variabel lapangan yang tidak diketahui. Anda dapat menggunakan nilai ini untuk menghitung variabel turunan seperti tegangan dan gaya reaksi.
Penyortiran, plotting, dan pencetakan adalah rangkaian aktivitas terakhir di mana hasil yang Anda pilih diimplementasikan sebagai solusi untuk analisis elemen hingga Anda.
Kekurangan dalam pemodelan FEA untuk beberapa bidang (seperti mekanika fluida) telah meminta beberapa perbaikan pada proses solusi sambil meningkatkan keragaman dalam penerapan analisis elemen hingga.
Beberapa jenis yang umum termasuk;
Masalah seperti kerusakan patah atau kegagalan tidak dapat ditangani dengan metode elemen hingga secara langsung.
XFEM — yang menggunakan metode Galerkin dan fungsi langkah Heaviside — memungkinkan perluasan fungsi bentuk. Setiap node diberikan derajat kebebasan ekstra pada titik diskontinuitas untuk dipertimbangkan.
Dalam tipe ini, fungsi bentuk dikalikan dengan partisi-kesatuan saat didefinisikan oleh koordinat global. Ini mencegah re-meshing saat Anda dapat membentuk fungsi elemen lokal.
FEA adalah salah satu fitur yang paling kuat dan umum digunakan dalam desain CAD.
Ini merupakan bagian integral dari CAD untuk menganalisis objek melalui penggunaan elemen hingga yang mencakup bentuk persegi panjang dan segitiga kecil. Untuk menganalisis seluruh objek, setiap elemen hingga di seluruh jaringan objek dianalisis, dan hasilnya digabungkan untuk memplot perilaku keseluruhan objek yang kompleks. Setiap elemen dapat dianalisis untuk ambang batas properti tertentu seperti tegangan-regangan, dinamika, sifat termal — atau karakteristik lainnya (tergantung di mana ia diterapkan).
Dalam alur kerja CAD, Anda dapat menentukan setiap elemen dan struktur jaringan sesuai kebutuhan dalam desain Anda.
FEA memungkinkan para insinyur untuk melakukan simulasi model yang dirancang daripada harus membuat model fisik untuk tujuan pengujian.
FEA menawarkan lebih banyak keuntungan.
FEM selama analisis memungkinkan pemodelan sejumlah jenis material yang beragam, dan kemampuan untuk memantau bagaimana efek terbatas berdampak pada area kecil desain dalam geometri yang rumit.
Insinyur dapat menggunakan perangkat lunak khusus untuk pemodelan elemen hingga untuk berbagai tugas.
Dinamika fluida, deformasi kendaraan dari tabrakan dan tekanan pada tulang manusia adalah beberapa pemanfaatan praktis perangkat lunak pemodelan elemen hingga oleh para insinyur.
FEA bersifat prediktif tetapi tidak afirmatif.
Itu tidak memastikan bahwa desain akan menahan tegangan simulasi dengan pasti. Ini hanya memberi insinyur pandangan tentang bagaimana desain dapat bereaksi terhadap tekanan yang dikenakan sambil memotong biaya pengujian fisik.
Untuk pengalaman FEA secara keseluruhan, ada sejumlah perangkat lunak CAD dengan fitur ini yang dapat membantu Anda merancang struktur yang lebih baik dan akurat di bidang teknik mana pun Anda berada.
pencetakan 3D
Analisis elemen hingga, juga dikenal sebagai FEA, adalah simulasi virtual dari komponen fisik menggunakan teknik matematika yang disebut Metode Elemen Hingga (FEM). Akar FEA berasal dari abad keenam belas, dan penggunaan FEA pertama yang sebenarnya berasal dari karya Schellback pada tahun 1851. Sela
Dalam rangkaian listrik, resistor bertindak sebagai pembatasan tetap untuk aliran arus tanpa menyalakan atau mematikan arus sepenuhnya. Sebuah resistor variabel memungkinkan kontrol yang lebih baik atas arus dengan mengubah jumlah resistansi. Ketika resistansi meningkat, jumlah arus berkurang. Beber
Analisis operasi adalah prosedur yang digunakan untuk menentukan efisiensi berbagai aspek operasi bisnis. Sebagian besar laporan mencakup pemeriksaan yang cermat terhadap metode produksi perusahaan, biaya material, implementasi peralatan, dan kondisi tempat kerja. Konsultan profesional sering didata
Di masa lalu, desainer perlu menggunakan alat sederhana seperti kertas dan pensil untuk menggambar bagian gambar. Dengan munculnya dan penerapan perangkat lunak CAD, itu mengubah desain dan metode produksi industri manufaktur, dan segera memasuki proses pemesinan CNC. File CAD biasanya digunakan unt
