Metal Forming Simulation – 3DEXPERIENCE Works

3dexperience-works

Structural Simulation merupakan salah satu apps yang ada pada 3DEXPERINCE Works
yang berfungsi sebagai solusi untuk menganalisa kekuatan dari struktur dengan menggunakan Abaqus Solver. Structural Simulation menjembatani SOLIDWROKS Users agar dapat menggunakan teknologi Abaqus untuk mengatasi berbagai permasalahan kekuatan struktur dimana SOLIDWORKS Simulation tidak mampu melakukan komputasi secara cepat dan kasus Finite Element Analysis (FEA) yang hanya bisa diselesaikan menggunakan Abaqus Solver. Abaqus Solver memiliki dua macam jenis analisa yaitu
Implicit Solver dan Explicit Solver yang bergantung kepada tingkat kompleksitas masalah yang dianalisa.

Roles yang Ditawarkan di 3DEXPERIENCE Works

3DEXPERIENCE Works memiliki beberapa roles yang titawarkan kepada pengguna
berdasarkan tingkat kompleksitas masalah yang dihadapi diantaranya Designer, Engineer dan Expert. Semakin tinggi tingkatan rolenya maka kapabilitas simulasi yang dapat digunakan semakin banyak dan sebaliknya semakin rendah rolenya kapabiltas simulasi semakin sedikit. Dalam hal ini role tertinggi adalah Expert dan terendah Designer. Pada Role Designer, simulasi yang bisa digunakan hanya pada statik (Static Analysis) baik untuk part/assembly.

Pada Role Engineering sudah bisa melakukan simulasi
dinamik sebatas linier (Linear Dynamic). Sedangkan Role Expert sudah mencakup material Complex (karet, busa, gasket dan nonlinier material) hingga Impact dan Crash analisis seperti diagram berikut

Metal Forming on 3DEXPERIENCE Works


Seperti yang dijelaskan sebelumnya bahwa role-role memiliki kapabilitas yang berbedabeda satu dengan yang lainya mengikuti jenis analisa yang ditawarkan. Namun pada kasus ini role apakah yang digunakan untuk melakukan analisa Metal Forming seperti berikut.

Untuk kasus ini kita pilih Expert Role karena pada role sebelumnya tidak dapat melakukan analisa nonlinier dengan speed yang sangat cepat. Expert Role terbagi menjadi dua macam kecepatan gerak untuk speed yang lambat menggunakan Implicit Solver dan speed yang sangat cepat menggunakan Explicit Solver.

Pada kasus ini proses pembentukan produk mennggunakan waktu yang sangat singkat (cepat) sehingga membutuhkan Explicit Solver. Implicit Solver berada dalam Structural Performance Engineer (SPE) Role sedangakan Explicit Solver berada pada Structural Mechanics Engineer (SME) Role.

Beberapa contoh proses Metal Forming seperti Stamping, Punch Stretching, Forging,
drawing dapat diselesaikan menggunakan 3DEXPERIENCE Works dengan Role Structural Mechanics Engineer (SME) seperti proses berikut.

Plot Von Mises pada Sheet Metal Part


Ketika melakukan analisa Metal Forming kita sering menemukan kesulitan karena
permasalahan seperti bentuk geometri, material dan kontak nonliner yang membutuhkan waktu simulasi yang panjang dan kerumitan yang kompleks yang berakibat terhadap biaya (cost).

Dengan menggunakan Finite Element Analysis (FEA) 3DEXPERIENCE Works mampu menghemat biaya (cost) dan mempercepat design process dengan melihat bagian potensial yang perlu diperbaiki.

Plot Plastic Strain pada Deep Drawing Process


Ketika melakukan analisa Metal Forming kita bisa melihat beberapa potensi kecacatan
yang ada pada komponen yang disimulasikan seperti wrinkling (keriput) dan thinning (penipisan).

Komparasi Proses Tradisional dan Finite Element Analysis (FEA)
Sebelumnya ketika membuat suatu produk dari hasil Metal Forming kita merancang
Tools yang dapat membantu untuk proses pembuatan Metal Forming seperti Jig, Dies dan Mold. Kemudian kita buat Produk tersebut dengan Tools yang sudah dibuat untuk memvalidasi hasil apakah sudah baik atau masih menimbulkan kecacatan produk.

Dapat dilihat pada skema berikut terdapat dua
proses yaitu Tradisional dan Finite Element Analysis (FEA). Pada proses Tradsional dimulai dari Part Development produk dirancang sedemikian rupa, kemudian dilanjutkan dengan proses Tool Development untuk membuat beberapa rancangan Tools untuk membuat Produk.

Selanjutnya dilanjutkan dengan Tool Making untuk mewujudkan Tools yang sudah dirancang. Selanjutnya dilakukan proses Prototyping semua Tools dirakit menjadi satu kesatuan. Terakhir dilakukan proses Testing untuk menguji apakah Tools dapat membuat Produk secara sempurna atau tidak

Selanjutnya untuk proses dengan menggunakan Finite Element Analysis (FEA) dimana
akan menghilangkan beberapa proses seperti Tool Making, Testing yang menyisakan diantaranya Part Development, Tool Development dan Prototyping seperti pada gambar diatas dengan menggunakan komputer tanpa harus membuat model nyata (Real Prototype). Dari keseluruhan proses, Finite Element Analysis (FEA) dapat mempersingkat waktu (time consuming) dan biaya (cost) untuk mengurangi material dan proses pembuatan prototype.

Share

STATIC ANALISIS DAN OPTIMALISASI DESAIN MENGGUNAKAN SOLIDWORKS SIMULATION PROFESSIONAL

Untuk tutorial solidworks kali ini kita akan membahas tentang kemampuan dalam produk SOLIDWORKS Simulation Professional yaitu optimasi desain secara otomatis. Ada dua step yang akan kita lalui disini, yaitu membuat Analisa Static model lalu mencari best desainya menggunakan design study.

  1. Menginput Material/bahan yang digunakan

Disini bahan yang digunakan adalah Carbon Steel Sheet. Dalam solidworks simulation sudah tersedia material properties dan standar yang digunakan dalam standar internasional. Adapun jika standar ini belum mencukupi, bisa menggunakan custom “user defined”.

solidworks simulation 1

2. Memilih bagian yang menjadi tumpuan

Pada bagian ini dipilih sisi atau entities yang diasumsikan tersambung dengan benda lain ataupun yang menempel dengan tanah dan menjadi sisi yang tidak bergerak selama proses simulasi dilakukan.

solidworks simulation 2

3. Memilih sisi atau entities yang mengalami gaya atau pembebanan eksternal

Disini bagian yang mengalami gaya adalah sisi ujung dari bucket, besar total gaya yang diinput adalah 2 Ton (2000 KgF). Ada berbagai jenis beban eksternal yang bisa diinput, beberapa diantaranya adalah Force, Pressure, Torque, dll.

solidworks simulation 3

4. Melakukan Meshing

Setelah penginputan batasan kondisi pada model sudah selesai, maka dilakukan meshing pada model. Analisa yang digunakan pada SolidWorks Simulation adalah menggunakan FEA (Finite Elemen Method). Pada proses ini elemen-elemen dibuat pada seluruh bagian model.

solidworks simulation 4

5. Run Simulation

Lalu setelah proses meshing selesai, proses analisa mulai dilakukan.

6. Post Process

Ada beberapa plot hasil analisa yang bisa dilihat, beberapa diantaranya adalah :

A. Von Mises Stress

Memperlihatkan distribusi tegangan Von Mises yang terjadi pada seluruh bagian model. Pada sisi bawah dari “legend” diperlihatkan batasan Yield Strength dari material yang diinput sehingga bisa dibandingkan apakah Von Mises Stress yang dialami model melebihi yield strength dari material atau tidak.

solidworks simulation 5

B. Displacement Plot

Pada Plot ini terlihat besar distribusi defleksi yang dialami model. Terlihat pada legend, besar defleksi tertinggi yang dialami model terjadi 2 sisi ujung depan bagian bawah dari bucket.

solidworks simulation 6

C. Plot FOS (Factor of Safety)

Pada plot ini terlihat safety factor yang dimiliki oleh model. Safety factor pada plot ini mengacu pada kekuatan material dari model menanggung tegangan yang dialami setelah beban diberikan. Dengan membandingkan Allowable Stress dan Von Mises Stress yang ada, maka didapat distribusi Safety Factor pada seluruh bagian model. Terlihat nilai safety factor minimal yang dimiliki model adalah 5.8.

solidworks simulation 7

7. Membuat Design Study

Setelah menggunakan static analysis, proses bisa dilanjutkan ke pembuatan design study. Design study adalah cara membuat skema analisa beruntun dengan memasukkan variable, batasan dan jika ingin membuat optimasi desain bisa ditambahkan Goal/Tujuan perubahan desain.

solidworks simulation 8

Pada gambar diatas terlihat 3 tabel yang dibuat. Untuk bagian bertanda panah merah merupakan variable. Dalam skema ini variable yang digunakan adalah ukuran/dimensi dari model. Dalam design study solidworks, variable bisa mengacu pada ukuran sisi-sisi model, material model, ataupun data hasil simulasi. Ada total 25 variable yang bisa dibuat untuk memberi user keluwesan dalam mengeksplorasi desainya.

Selanjutnya pada tabel bertanda panah kuning adalah batasan. Batasan digunakan untuk menjadi acuan perubahan yang diizinkan pada model setelah modifikasi dilakukan. Pada skema ini, batasan yang diinput adalah besar Von Mises Stress tertinggi yang dialami model harus diantara 400 kgf/cm^2 hingga 500 kgf/cm^2.

tabel bertanda panah biru tua merupakan goals dari optimization yang dilakukan. Goals/tujuan dari design study kali ini adalah mencari model dengan besar massa terendah (minimize mass).

Lalu klik run untuk memulai proses Optimasi desain.

8. Post Process

Lalu didapat hasil sebagai berikut.

solidworks simulation 9

Pada table yang berada di bagian bawah, kolom berwarna merah menandakan desain yang sudah melampaui batas yang sudah ditentukan, dan kolom berwarna normal adalah desain dengan variable yang masih bisa diterima karena tidak melampaui batasan.

Sementara untuk best design dengan massa terkecil diperlihatkan pada kolom berwarna hijau. Dengan mengklik kolom yang diinginkan maka dimensi dari design yang ada akan secara otomatis mengikuti variable yang terdaftar dalam kolom.

 

Setelah didapat Best Design dari skema design study yang sudah dibuat, kita bisa lihat pada mass properties dari model seperti gambar yang dibawah :

solidworks simulation 10

Dan kita bisa memastikan berapa tegangan von mises tertinggi yang terjadi pada model.

solidworks simulation 11

semoga bermanfaat.

Share

SolidWorks Validation Day – 13 May 2014

Come and see solutions for the following issues,  PT Arismadata Setia kembali akan menyelenggarakan  Seminar Solidworks Validation Day

Fluid Flow Analysis (CFD)

A. How to calculate pressure drop for a valve to know its efficiency ?
B. How do you know airflow inside a home or office environment to calculate thermal comfort factors ?
C. How to calculate temperature distribution for an electronic components ?
D. How to simulate aerodynamic model to calculate lift and drag forces ?

Structural Analysis (FEA)

A. How do you know your design is optimal (strength vs weight) not over- design ?
B. How do you face the increase of material prices ?
C. How to reduce cost for prototyping or outsourcing simulations ?
D. Customer complain because your product not perform as expected ?

Tanggal dan Waktu

Tuesday, May 13, 2014
08.00 – 13.00 (Flow Simulation)
12.00 – 16.00 (Simulation)

Tempat

EJIP CENTER BUILDING
EJIP Industrial Park Plot 3A
Cikarang Selatan, Bekasi
Jawa Barat 17550

Agenda Acara

(Sesi CFD )

08.00 – 08.30     : Registration
08.30 – 08.40     : Opening
08.40 – 09.00     : Drive Market – Winning Innovation Without Risk
09.00 – 10.15     : Flow Simulation for Mechanical Parts Design and HVAC
10.15 – 10.30     : Break
10.30 – 11.45     : Flow Simulation for Electric Parts Design and Aerodynamics
11.45 – 12.00     : Q & A and Closing
12.00 – 13.00     : Lunch

(Sesi FEA)

12.00 – 13.00     : Registration and Lunch
13.00 – 13.10     : Opening
13.10 – 13.30     : Drive Market – Winning Innovation Without Risk
13.30 – 14.05     : Structural Analysis for Material Optimization
14.05 – 14.20     : Break
14.20 – 15.35     : Structural Analysis to Help Company Decrease Customer Complaint
15.35 – 16.00     :  Q & A and Closing

Acara ini gratis dan tidak dipungut biaya dan untuk anda yang ingin mengikuti validation day ini bisa langsung registrasi via email atau dapat langsung menghubungi kami

Cara registrasi via Email & fax :

1  Download undangan disini (klik kanan > Save Link As)
2  kirimkan undangan melalui email ini dan mengisi data anda langsung pada form yang tersedia ke tyas@arismadata.com
3  Atau Telp di no. 021-25681188 (Tyas),  fax di no. 021 5606810

Cara registrasi Via Online :

1. Registrasi disini > http://goo.gl/H9xFkE

pendaftaran ditutup sampai dengan tanggal 12 mei 2014

Share