Pengertian Metode Elemen FEM dan Aplikasinya

Pengertian Metode Elemen  FEM dan Aplikasinya, Metode elemen hingga (FEM) diperkenalkan pada akhir tahun enam puluhan di industri kedirgantaraan dan diterapkan di bidang kedokteran gigi pada awal tahun tujuh puluhan. Ini adalah metode, di mana teknik iterasi numerik terkomputerisasi digunakan.

Dengan menggunakan teknik ini, tekanan dan perpindahan dapat ditentukan dengan menggunakan model yang telah ditentukan. Teknik FEM dapat digunakan untuk menganalisis defleksi skala kecil atau bahkan besar, di bawah pemindahan atau pemuatan muatan.

Hal ini mampu menganalisis deformasi plastis dari benda-benda, yang secara permanen membengkok dari bentuk karena gaya yang diterapkan atau deformasi elastis. Karena jumlah perhitungan yang tak terbayangkan diperlukan untuk menganalisa struktur yang besar, komputer dibutuhkan.

Metode elemen hingga mudah tersedia untuk banyak disiplin ilmu dan perusahaan, karena daya dan biaya komputer modern yang rendah.

Analisis Elemen Hingga atau Metode Elemen Hingga (FEM) adalah metode numerik berbasis komputer, untuk menghitung perilaku dan kekuatan struktur teknik. 

Konsep dasar

Metode elemen hingga atau FEM, memecahkan masalah yang kompleks dengan mendefinisikannya sebagai penjumlahan solusi dari serangkaian masalah sederhana yang saling terkait. Di FEM, struktur kompleks disederhanakan dengan memecahnya menjadi elemen kecil.

Unsur-unsur ini adalah balok, yang membentuk struktur. Masing-masing bentuk geometris yang dibentuk oleh unsur-unsur ini memiliki fungsi regangan yang spesifik. Mereka bisa membentuk bentuk segitiga, tetrahedron, persegi dll tergantung pada fungsi regangan itu.

Persamaan yang relatif sederhana digunakan untuk menggambarkan elemen perilaku individu. Seluruh struktur dibangun dengan menggunakan kumpulan elemen ini.

Perilaku seluruh struktur digambarkan melalui seperangkat persamaan yang sangat besar, yang diperoleh dengan bergabungnya persamaan yang menggambarkan perilaku elemen individual. Komputer mampu memecahkan seperangkat persamaan simultan ini.

 Komputer kemudian mengekstrak perilaku elemen individu dari solusinya. Setelah melakukan ini, komputer mendapat tekanan dan defleksi dari semua bagian struktur. Kekuatan struktur diperiksa dengan membandingkan tegangan dengan nilai yang diizinkan untuk bahan yang akan digunakan.

FEM memungkinkan komputer mengevaluasi struktur yang terperinci dan rumit, selama perencanaan struktur. Ini juga membantu dalam meningkatkan peringkat struktur yang dirancang secara signifikan.

Umumnya dua jenis analisis digunakan di industri ini, pemodelan 2-D dan pemodelan 3-D. Pemodelan 2-D relatif sederhana dan memungkinkan analisis dijalankan pada komputer yang relatif normal, namun terkadang juga cenderung menghasilkan hasil yang kurang akurat.

Sedangkan pemodelan 3-D menghasilkan hasil yang lebih akurat, namun tidak bisa berjalan secara efektif hanya pada komputer biasa.

Banyak algoritma atau fungsi dapat dimasukkan ke dalam masing-masing skema pemodelan ini. Skema pemodelan ini bertanggung jawab atas perilaku linear atau non-linear dari sistem. Sistem linier kurang kompleks dan efektif dalam menentukan deformasi elastis.

Banyak sistem non linier yang mampu menguji material sampai fraktur, dan mereka memperhitungkan deformasi plastis.

Manfaat Dan Kegunaan Dari FEM

FEM dan metode morfometrik terkait lainnya seperti elemen makro atau metode persamaan integral batas (BIE) berguna untuk menilai perubahan bentuk kompleks.

Pengetahuan tentang nilai fisiologis tekanan alveolar memberikan referensi pedoman untuk desain implan gigi dan juga penting untuk memahami remodeling tulang terkait stres.

Hal ini berguna dengan struktur yang mengandung bentuk yang berpotensi rumit seperti implan gigi dan bahan homogen yang melekat.

Hal ini berguna untuk analisis tekanan yang dihasilkan pada ligamen periodontal saat mengalami gaya ortodontik.

Hal ini digunakan untuk deskripsi perubahan bentuk dalam struktur biologis (morfometrik), terutama di bidang pertumbuhan dan perkembangan.

Hal ini juga berguna untuk mempelajari distribusi tegangan pada gigi sehubungan dengan desain yang berbeda.

Hal ini digunakan di bidang optimalisasi desain restorasi gigi.

Hal ini digunakan untuk penyelidikan distribusi tegangan pada gigi dengan persiapan rongga.

Ini banyak digunakan dalam rekayasa struktural.

Hal ini juga digunakan untuk memprediksi dan memperkirakan kerusakan di bidang listrik.

Hal ini juga digunakan dalam optimasi proses blanking sheet metal

Jenis model komputer prediktif yang dijelaskan dapat digunakan untuk mempelajari biomekanik gerakan gigi, meskipun secara akurat menilai efek dari sistem dan bahan alat baru tanpa perlu menggunakan model hewan atau model kurang representatif lainnya.

Metode FEM banyak diterapkan di bidang komersial karena ketepatannya yang luar biasa dalam memperoleh hasil. Aplikasinya juga meningkat karena menurunnya biaya dan peningkatan daya beli komputer.

Berbagai sumber