Studi Numerik Spring Constant Pada Material Isotropik Menggunakan Discrete Element Method

Abstract

Discrete Element Method (DEM) merupakan salah satu metode numerik yang digunakan untuk pemodelan dan analisis. Dalam analisis DEM, obyek diasumsikan sebagai kumpulan elemen diskrit dan interaksi diantara elemen ditentukan oleh konstanta pegas, kelembaman dan koefisien gesek. Pemodelan konstanta pegas pada arah normal  dan tangensial () telah banyak diteliti dengan pendekatan jumlah elemen dalam cluster dan ukuran elemen yang uniform. Pendekatan ukuran elemen yang uniform sering kali tidak dapat digunakan untuk bentuk geometri yang kompleks, oleh karena itu, diperlukan pendekatan yang lain. Pada penelitian ini, akan dianalisa secara numerik fungsi konstanta pegas pada arah normal  dan tangensial  dengan pendekatan dua elemen yang memiliki ukuran (radius) yang berbeda.

Pada penelitian ini, material yang dimodelkan adalah material isotropik. Bentuk geometri yang dimodelkan adalah heksagonal dengan asumsi didalamnya terdapat lingkaran yang menyinggung tiap sisi, dengan ukuran radius () pada elemen i dan radius () pada elemen j. Selanjutnya, menentukan interaksi gaya antar elemen, kemudian menentukan komponen tegangan. Komponen tegangan yang diperoleh dari pemodelan, dibandingkan dengan matriks konstitutif material isotropik untuk menentukan fungsi  dan .

Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai displacement dari simulasi fungsi  dan , serta analitik masing-masing sebesar  -0.000556 mm dan -0.000585 mm. Nilai error perbandingan hasil simulasi dan analitik sebesar 4.89486%.