ANSYS V9.0I. Overview:

Ansys V9.0 adalah pengembangan dari Ansys versi sebelumnya, yang dilakukan oleh Ansy Inc, untuk membantu dan mempermudah kita sebagai pengguna dalam melakukan analisa dan desain. Pada versi 9.0 ini terdapat pengembangan dalam fiture dan kapabilitas program yang ditujukan untuk meningkatkan kemampuan program dan meningkatkan produktifitas penggunan Ansys itu sendiri.

Ada beberapa pengembangan yang dilakukan oleh Ansys pada Produk Ansys V9.0 ini yaitu:

1. Installation and Licensing Changes: Pada Ansys V9.0, program Ansys sudah dimodifikasi sehingga dapat digunakan untuk berbagai macam Operation System yang yang ada, baik Windows maupun UNIX operation system yang lain. Selain itu pada Ansys V9.0 telah dikembangkan system Borrowing License. Maksud dari system ini adalah, tiap-tiap pengguna Ansys dapat mengakses atau menggunakan program Ansys diluar dari Main System yang terdapat diperusahaan, misalkan digunakan di Laptop pribadi atau PC pribadi di rumah, asalkan pengguna ansys mempunyai Borrowing License yang telah diterbitkan atau dikeluarkan oleh Ansys. Hal ini akan membantu pengguna Ansys untuk dapat menggunakan program ansys dimana saja.

2. Structural: pada Ansys V9.0 dikembangkan berbagai fitur baru yang digunkan untuk mempermudah dalam menganalisa struktur, misalkan contact surface.

3. Mesh-Independent Spot Weld: dikembangkan spot weld yang baru, dimana kita dapat menganalisa sambungan dari sheet metal yang tipis yang dihubungkan dengan spot weld, rivets atau fastener. Sistem ini menggunakan pendekatan Multipoint Constrain Contact. Dimana pada sistem ini spot weld dapat ditempatkan di titik mana saja dekat dengan part yang akan disambung, dimana spot ini akan independent dan dapat di meshing terpisah. Tiap-tiap spot weld dapat diletakan diposisi mana saja dan dapat menghubungkan part.4. Manual Rezoning: untuk menganalisa large deformation, mesh distortion akan mengurangi akurasi pada perhitungan simulasi hal ini disebabkan oleh convergence difficulties, dan terkadang dapat mengakibatkan terhentinya proses analisa dan perhitungan. Program Rezoning akan sangat membantu kita dalam memperbaiki dan memperkecil pengaruh distorted mesh sehingga proses analisa dan perhitungan dapat dilanjutkan kembali.

5. New Solid-Shell Element: SOLSH190 adalah material baru yang dikembangkan oleh Ansys pada Ansys V9.0. element ini adalah element 3-D solid shell, dimana material ini dapat digunakan untuk large strain analyses dengan wide array of nonlinear materials. SOLSH190 hanya mempunyai translational degrees of freedom dan eight-node brick connectivity. Element ini dapat mengeliminasi permasalahan dalan transitioning dari solid ke shell elements. SOLSH190 juga memungkinkan buat kita untuk modeling tapered shell sections tanpa harus menggunakan midplane extraction.

6. Cast Iron Plasticity: cast iron plasticity material model yang dikembangkan pada Ansys V9.0 ini menjadi lebih robust, accurate, better performing. New implementation supports yang terdapat pada Ansys V9.0 adalan plane strain, axisymmetric, dan 3-D stress states (plane stress dan beam stress states tidak termasuk pada sistem ini). Cast iron plasticity material pada ansys V9.0 telah diimprove dan dikembangakan sehingga dapat mensupports element-element: PLANE182, PLANE183, SOLID185, SOLID186, and SOLID187.

7. MPC Approach Supports No-Separation Contact: pada Ansys V9.0 telah dikembangkan sistem MPC Approach Supports No-Separation Contact, pada sistem ini kita dapat mengguankan no-separation option (KEYOPT (12) = 4 pada contact element) dan dengan MPC approach kita dapat melakukan permodelan solid-solid assemblies dimana akan menggambarkan slider line (2-D) atau slider plane (3-D). Sistem ini available untuk contact elements CONTA171 sampai CONTA175.

8. Plasticity Stress vs Plastic Strain: pada Ansys V9.0 telah dikembangkan sistem data input, dimana kita dapat dengan bebas mementukan besarnya plastic strain vs. stress sebagai input-an data stress-strain untuk plastic hardening behavior, sistem ini akan mengeliminasi terjadinya duplikasi nilai Youngs modulus saat kita hendak menggunakan stress vs total strain data. Sistem ini juga memungkinkan bagi kita untuk menggunakan multilinear isotropic (MISO) dan kinematic hardening (KINH).

9. Frequency-Dependent Full Harmonic-Response Analysis: pada program Ansys V9.0 ini kita dapat menggunakan frequency-dependent dan full harmonic- response analysis (ANTYPE, HARM) pada material elastic property (TB,ELASTIC) dan structural damping coefficient (TB,SDAMP).

10. Component Mode Synthesis (CMS): CMS pada Ansys V9.0 dapat digunakan untuk meng-offset struktur ke lokasi yang berbeda. Saat kita mendesain part baru, dengan CMS kita dapat creating a new superelement dari data yang telah ada (via a SESYMM atau SETRAN command). Dengan CMS kita meng-offset nilai yang yang terdapat pada element atau nodes tertentu.

11. Follower Loads: pada Ansys V9.0 terdapat element one-node 3-D yang bernama FOLLW201. Dengan menggunakan element FOLLOW201 kita dapat overlay element dengan mengguankan existing node yang ada dengan menggunakan physical rotation degrees of freedom. Pada element ini terdapat specifies external forces dan moments, dimana specifies external forces dan moments yang ada akan mempengaruhi deformasi struktur pada analisa nonlinear material.

II. Manfaat Program:Manfaat program Ansys antara lain:1. Menganalisa struktur

2. Menganalisa mekanika fluida

3. Menganalisa perpindahan panas

III. Input program:Dalam program Ansys, untuk menganalisa struktur atau perilaku suatu model kita memerlukan keterangan-keterangan atau informasi tentang struktur tersebut dan bahan bahan yang digunakan. Adapun input program yang diperlukan antara lain:

1. Ukuran bentang

2. Ukuran profil

3. Jenis bahan yang digunakan (baja atau beton)

4. Modulus elastisitas bahan

5. Modulus tangen

6. Nilai tegangan-regangan bahan

7. Kekuatan bahan

8. Poissons ratio pada baja

9. Jenis perletakan

10. Jenis dan besar beban yang bekerja

IV. Proses program:Dalam Ansys terdapat tiga tahapan utama untuk melakukan analisa permodelan. Tahapan tersebut antara lain:

1. PreprocessorPreprocessor adalah langkah awal dalam proses FEM. Pada preprocessor terdapat beberapa fungsi dimana kita harus men-set secara detail fungsi-fungsi tersebut, karena fungsi-fungsi tersebut akan menghasilkan perhitungan yang spesifik pada benda yang akan dianalisa. Fungsi-fungsi yang terdapat pada preprocessing adalah:

a. Modeling: adalah proses untuk menggambar benda yang akan dianalisis, pada proses modeling benda dapat digambar dalam bentuk 2D ataupun 3D. Untuk benda-benda yang dengan geometri yang rumit, benda dapat di gambar dengan menggunakan program CAD.

b. Element Type: adalah proses untuk memberikan atribut atau bentukan dari benda yang kita gambar untuk dianalisa, misalnya material yang kita gambar berbentuk solid, beam, shell dll. Tiap-tiap atribut atau bentukan akan berperngaruh pada langkah-langkah berikutnya dan analisa yang akan dilakukan.

c. Material Properties: adalah proses untuk memberikan property material pada benda yang akan dianalisa, misalnya dencity, modulus bulk, elastisitas dll.

d. Meshing: adalah proses membagi benda yang akan dianalisa menjadi luasan-luasan / area-area kecil. Meshing merupakan salah satu tahapan penting dalam proses FEM.

e. Entities: adalah proes untuk memberi identitas pada benda yang akan kita analisa. Hal ini bertujuan untuk menentukan posisi dan kondisi benda yang akan dianalisa.2. Solution

Langkah berikutnya dalam proses FEM adalah Solution. Pada tahapan ini proses FEM telah mendekati proses akhir, yaitu proses analisa dan perhitungan. Tetapi sebelum mencapai proses perhitungan dan analisa ada beberapa langkah dalam proses solution yang harus dilalui terlebih dahulu. Langkah-langkah tersebut adalah:

a. Loading Option: adalah proses untuk menentukan gaya yang bekerja pada benda yang akan dianalisa dan menetukan parameter yang mengikutinya.

b. Time Control: adalah proses untuk mentukan lamanya waktu yang akan dianalisa.

c. Solve: adalah proses untuk menghitung dan menganalisa benda.

3. General Postproc

Setelah proses desain dan analisa selesai, langkah berikutnya adalah proses General Postprocessor. Proses ini digunakan untuk melihat hasil analisa, animasi gerakan benda yang dianalisa dan melihat hasil perhitungan serta grafik.

V. Output program:Dalam Ansys hasil analisa struktur yang didapatkan antara lain:

1. Nilai tegangan dengan regangan

2. Besar beban maksimum yang bekerja

3. Hubungan besar beban dengan lendutan yang terjadi

4. Retak yang terjadi pada betonSetelah nilai-nilai etrsebut didapat maka dapat dibuat grafik hubungan tegangan-regangan serta besar beban terhadap lendtan yang terjadi pada model.

VI. Contoh perhitungan:Sebuah balok ukuran 4060 dengan tumpuan jepit pada salah satu titik di berikan beban terpusat sebesar 2500 kN. Analisa balok tersebut!

1. Memberikan judul untuk analisis

Untuk memberi judul pada pekerjaan dapat dilakukan dengan cara berikut:

Klik file change title (muncul kotak dialog change title). Pada [/TITLE] Enter new title isikan Analisis Cantilever lalu klik OK.

2. Memilih jenis kasus yang hendak dianalisis

Pada langkah ini, karena persoalan adaah tentang beam maka dipilih jenis structural dengan cara sebagai berikut:

Pilih preference structural h method OK.

3. Menggambarkan 2 buah keypoints berdasarkan panjang beam

Awal sekali dalam menggambar geometri adalah dengan menggambar dua buah titik dengan koordinat (0,0) dan (400,0) sebagai berikut:

Pilih preprocessor modeling create keypoints in active CS. Pada NPT Keypoints number isikan 1, pada koordinat x = 0, y = 0 kemudian Apply, kemudian pada NPT Keypoints number isikan 2, pada koordinat x = 400, y = 0, kemudian klik OK.

4. Menggambar garis dengan menghubungkan kedua titik

Pada langkah ini titik yang telah dibuat dihubungkan dengan cara:

Pilih preprocessor modeling create lines lines straight line, kemudian klik titik 1 dan titik 2 OK.

Gambar 1. Model balok

5. Memilih jenis tipe yang akan digunakan

Setelah gambar beam selesai, maka angkah selanjutnya adalah memilih jenis elemen yang digunakan dengan cara:

Klik preprocessor element type add/edit/delete klik add. Daam kasus ini pada structural mass pilih Beam dan jenis 2D elastic 3, lalu klik OK klik Close.

6. Memberikan luas penampang beam

Luas penampang balok yang digunakan adalah 40 60 = 2400 mm2. Untuk memberikan ukuran penampang balok dapat dilakukan cara berikut:

Preprocessor Real costants add/edit/delete add OK. Pada baris AREA isikan 2400, pada baris IZZ isikan 320000 (inersia balok), pada HEIGHT isikan 40 OK Close.

7. Memberikan properties material

Untuk memberikan nilai properties material dapat diakukan dengan cara berikut:

Preprocessor Material Props Material Model Structural Linier Elastic Isotropic. Pada baris EX isikan 200000 (elastisitas bahan) dan pada baris PRXY isikan 0.3 (nilai Poissons ratio) lalu klik OK, kemudian tutup window.

8. Memberikan jarak meshUntuk memberikan mesh dapat dilakukan langkah berikut:

Preprosessor Meshing Size Cntrls ManualSize Lines All Lines, pada baris SIZE isikan 20 lalu OK.

9. Menampilkan beam yang telah di meshBerikut adalah langkah menampilkan mesh yang sudah diberi jarak.

Preprocessor Meshing Mesh Lines Pick All.

10. Memberikan tumpuan pada beam titik 1.

Pada titik 1 jenis tumpuan yang digunakan adalah jepit (ALL DOF). Caranya sebagai berikut:

Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Keypoints, klik pada titik 1 dan pilih ALL DOF, dan pada baris Displecement value isikan nol (0) kemudian klik OK.

Gambar 2. Memperikan perletakan di titik 1

11. Memberikan beban pada titik 2

Beban 2500 kN ke bawah diberikan pada titik 2 dengan cara:

Solution Define Load Apply Structural Force/Moment on Keypoints, klik pada titik 2, lalu pada baris Direction of force/mom pilih FY dan pada baris VALUE isikan -2500, kemudian klik OK.

Gambar 3. Memberikan beban pada titik 2

12. Menjalankan program

Berikut langkah yang dilakukan:

Solution Solve Current LS OK, tunggu beberapa saat hingga muncul catatan Solution is done kemudian klik Close.

13. Melihat besar reaksi dan besar momen yang terjadi pada tumpuan 1.

Berikut adalah langkah yang dilakukan untuk memperoleh besar reaksi pada tumpuan. General Postproc List Result Reaction Solu pilih All Items OK.

Gambar 4. Besar reaksi dan momen yang terjadi di titik 1

14. Menampilkan displacement untuk setiap titik pada beam

Untuk melihat besar displacement dapat dilakukan dengan cara:

General Postproc List Result Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum OK.

Gambar 5. Besar displacement yang terjadi

15. Menampilkan contour defleksi beamBerikut adalah langkah yang dilakukan untuk menampilkan contour defleksi beam dan untuk memperoleh besar defleksi maksimumnya.

General Postproc Plot Result Contour Plot Nodal Solu. Gambar 6. Memberikan contour defleksi

Gambar 7. Contour defleksi pada balok

16. Menampilkan besar gaya aksial dan tegangan aksial pada beamLangkah yang dilakukan antara lain:

General Postproc Element Table Define Table Add., pada baris AVRIN isikan 0, pada baris User label for item isikan AXFORCE yaitu label gaya aksial pilih By sequence num NMISC, isikan MNISC, 1 Apply. Setelah kembali ke window Element of table klik Add, pada baris AVRIN isikan 0, pada baris User label for item isikan AXSTRESS yaitu label tegangan aksial pilih By sequence num LS, isikan LS, 1 OK. Kemdian klik Close.

Seanjutnya lakukan langkah berikut ini untuk menampilkan data besar gaya aksial dan tegangan aksial yang etrjadi pada beam.

General Postproc Element Table List Elem Tabel klik AXFORCE dan AXSTRESS OK. Maka akan muncul tampilan besar gaya dan tegangan aksial yang terjadi pada balok.

Gambar 8. Menampilkan gaya dan tegangan aksial

Gambar 9. Gaya dan tegangan yang terjadi pada balok

17. Menampilkan bentuk deformasi beam akibat beban yang diberikan

Untuk menampilkannya dapat dilakukan angkahgh berikut:

General Posproc Plot Result Deformed Shape Def+undeformed. Hasilnya akan seperti berikut:

Gambar 10. Bentuk deformasi yang terjadi

VII. Kelebihan dan Kekurangan Programa. Kelebihan:

Kelebihan program ini yaitu program ini tidak hanya mampu menganalisa struktur gedung saja tetapi juga dapat menganalisa permodelan bahan atau benda yang akan digunakan pada suatu struktur selain itu program ini juga mampu menganalisa mekanika fluida dan perpindahan panas. Dengan bantuan program ini tentu saja kita tidak perlu melakukan pengujian langsung terhadap benda atau bangunan yang hanya akan menghabiskan uang.

b. Kekurangannya:

Kekurangan program ini yaitu program ini cukup berat untuk dijalankan (running) sehingga dibutuhkah kapasitas harddisk dan RAM yang besar untuk menjalankannya. Selain itu pengerjaan relative sulit karena tidak ada fungsi undo pada program. VIII. Gambar hasil programBerikut adalah defleksi yang terjadi pada baok beserta nilainya, dengan warna merah merupakan bagian yang mengalami defleksi paling besar.

Gambar 11. Hasil analisa ANSYS