Blog

Apa Itu Advanced Contact Pada Ansys ?

Pada dokumen ini akan dijelaskan beberapa hal terkait contact pada Ansys di bawah kelompok “Advanced” seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar1

Contact Formulation

Terdapat lima jenis contact formulation pada Ansys yang memiliki karakteristik sebagai berikut

  • Pure Penalty

    Formulasi ini menggunakan gaya pegas linear (linear spring force) untuk melawan interpenetrasi antar permukaan kontak. Gambar di bawah ini menunjukkan simulasi dari formulasi Pure Penalty. Untuk suatu nilai gaya normal, semakin kecil penetrasi maka semakin besar kekakuan kontak (knormal). Hal ini menyebabkan untuk mendapatkan penetrasi sebesar nol, maka kekakuan kontak harus memiliki suatu nilai tak terhingga yang sangat besar di mana hal ini tidak memungkinkan secara praktik. Oleh karena itu, tujuan kita adalah untuk mendapatkan nilai penetrasi yang sangat kecil sehingga dapat diabaikan dengan menggunakan suatu nilai kekakuan kontak yang sangat besar.

    Gambar2

  • Normal Lagrange

    Formulasi Normal Lagrange menggunakan contact pressure sebagai DOF (degree of freedom) tambahan agar permukaan kontak tidak mengalami interpenetrasi. Keunggulan dan kekurangan dari Normal Lagrange adalah sebagai berikut

     

    Formulasi Normal Lagrange

    Keunggulan

    Kekurangan

    Penetrasi sebesar nol atau mendekati nol didapatkan dengan menghitung contact pressure

    Lebih computationally demanding dibandingkan Pure Penalty karena menambah DOF yang perlu dihitung dan harus menggunakan Direct Solver

    Tidak membutuhkan kekakuan kontak

    Fenomena chattering

     

    Fenomena chattering terjadi akibat formulasi Normal Lagrange menerapkan step change pada perubahan status kontak. Status kontak closed ketika terdapat penetrasi dan open ketika terdapat gap. Tidak ada transisi seperti pada formulasi yang berdasarkan penalti (seperti Pure Penalty). Hal ini mengakibatkan konvergensi model sulit diraih.Gambar3

  • Augmented Lagrange

    Formulasi ini menggunakan konsep yang sama seperti Pure Penalty dengan menambahkan variabel baru (lambda) agar formulasi tidak terlalu sensitif terhadap nilai kekakuan kontak sehingga memermudah konvergensi atau mengurangi computational cost. Formulasi ini biasaya merupakan pengaturan default ketika formulasi yang digunakan adalah “Program Controlled”.Gambar4

  • MPC

    Formulasi MPC membuat jaringan constraint equations yang mengikat seluruh DOF pada permukaan kontak. Keunggulan dan kekurangan dari formulasi MPC dapat dilihat pada tabel berikut ini

    Formulasi MPC

    Keunggulan

    Kekurangan

    Dapat menunjang efek large deflection

    Hanya untuk tipe kontak linear, yaitu bonded dan no separation

    Dapat menyalurkan momen antara elemen yang tidak memiliki DOF rotasi (seperti solid) dan elemen yang memiliki DOF rotasi (seperti shell dan beam)

    -

    Lebih computationally efficient dibandingkan formulasi lain

    -

    Gambar5

  • Beam

Formulasi beam menggunakan konsep seperti formulasi MPC. Perbedaannya adalah formulasi beam menggunakan jaringan massless linear beam untuk mengikat seluruh DOF pada permukaan kontak. Namun penggunaan formulasi beam hanya untuk tipe kontak bonded.

Small Sliding

Fitur ini digunakan untuk mengaktifkan asumsi sliding yang relatif kecil (kurang dari 20% dari panjang kontak). Apabila sliding yang relatif kecil terjadi, fitur ini membuat analisis menjadi lebih efisien.

Detection Method

Detection Method digunakan untuk memilih lokasi pendeteksian kontak agar didapatkan hasil yang akurat, sesuai fenomena fisik, dan konvergensi yang mudah .

  • On Gauss Point

    Pada metode ini, Mechanical memeriksa apakah terdapat Gauss point pada contact side melakukan penetrasi terhadap permukaan pada target side. Metode ini memiliki poin pendeteksian yang lebih banyak dan memberikan hasil yang lebih akurat. Secara default, motode ini digunakan ketika analisis menggunakan formulasi Pure Penalty atau Normal Lagrange.

  • Gambar6

  • Nodal-Normal to Target

    Pada metode ini, Mechanical memeriksa apakah terdapat nodal pada contact side melakukan penetrasi terhadap permukaan pada target side.

    Gambar7

    Contoh perbedaan penggunaan metode On Gauss Point dengan Nodal-Normal to Target adalah seperti gambar di bawah ini. Apabila menggunakan metoda On Gauss Point, maka kontak akan terdeteksi ketika nodal ujung pada contact side telah melakukan penetrasi terhadap target side. Hal ini akan menghasilkan pemodelan yang kurang akurat. Oleh karena itu, metode yang lebih sesuai adalah nodal-normal to target karena ketika ujung contact side menyentuh target side, kontak langsung terdefinisi.

    Gambar8

  • Nodal-Normal from Contact

    Metode ini memiliki konsep yang sama seperti Nodal-Normal to Target. Perbedaannya adalah nodal-normal to target mendeteksi kontak di mana contact normal tegak lurus dengan target side, namun nodal-normal from contact mendeteksi kontak di mana contact normal tegak lurus dengan contact surface. Metode yang lebih umum untuk digunakan adalah nodal-normal to target.

  • Nodal-Projected Normal from Contact

    Metode ini adalah metode khusus yang melibatkan gasket element tetapi juga dapat digunakan pada pemodelan lain. Panduan untuk menggunakan metode nodal-projected normal from contact adalah sebagai berikut

    • Selalu gunakan metode ini untuk model yang melibatkan gasket. Hal ini dikarenakan metode ini akan menghasilkan distribusi tegangan dan regangan yang lebih halus pada daerah ujung.

       

    • Hindari penggunaan kontak yag melibatkan formulasi MPC. Hal ini akan mengakibatkan performa solver yang kurang baik.
    • Gunakan metoda ini untuk model yang melibatkan elemen 3D solid kuadratik bersamaan dengan formulasi Normal Lagrange agar akurasi distribusi tegangan meningkat.

Penetration Tolerance

Untuk kontak yang menggunakan formulasi berdasarkan penalti (penalty-based formulation), yaitu Pure Penalty atau Augmented Lagrange, Mechanical memeriksa kompatibilitas kontak dengan cara membandingkan interpenetrasi kontak dengan suatu nilai toleransi penetrasi (penetration tolerance). Penetration tolerance memiliki beberapa opsi, yaitu

  • Program Controlled. Nilai toleransi penetrasi ditentukan secara otomatis oleh Mechanical. Pada kebanyakan kasus, opsi ini bekerja dengan baik.
  • Value. Memasukkan nilai toleransi penetrasi sebesar yang diinginkan dalam satuan yang diinginkan pula.
  • Factor. Memasukkan nilai faktor pengali terhadap nilai yang ditentukan oleh Mechanical.

Tentang ACA Pacific  

ACA Pacific Indonesia Merupakan Distributor Resmi Ansys di Indonesia. ACA Pacific adalah Perusahaan Distribusi Nilai Tambah Regional yang didirikan sejak 1986. Melayani wilayah Asia-Pasifik selama lebih dari 30 tahun, keahlian kami adalah dalam memilih dan mengintegrasikan perangkat lunak dan perangkat keras “Best-of-Breed” untuk memenuhi dinamika bisnis yang terus berubah.  

Di ACA Pacific, kami menawarkan produk dengan teknologi canggih untuk memberikan hasil terbaik bagi pelanggan kami. Dari kecerdasan buatan, perangkat lunak desain, jaringan dan server, penyimpanan dan cadangan, komunikasi terpadu, hingga komputasi awan, kami mencakup sebagian besar kebutuhan bisnis dengan solusi yang tepat. Untuk informasi lebih lanjut, silakan kunjungi aca-apac.com/id atau hubungi sales@acapacific.co.id

Ditulis Oleh
Agnes Listyo Rini
Ansys Application Engineer – PT ACA Pacific
M: +6282218751183 | P: +6221 2598 1100
E: agnes@acapacific.co.id | W: https://aca-apac.com/id

 

Referensi:
Ansys Documentation dan Ansys Learning Hub

Leave a comment