Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Simulasi permodelan smoothed-particles hydrodynamics pada aliran menyempit secara vertikal dengan perhitungan sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa dan Energi sudah dilakukan sebelumnya dengan jumlah partikel sebanyak 2100. Namun hasil yang diperoleh masih belum menunjukan sifat air yang incompressible karena massa jenis yang dihasilkan belum stabil. Dengan demikian tujuan dari penelitian ini adalah pengujian dengan jumlah partikel yang lebih banyak dengan kerapatan yang kecil dengan variabel tinjauan massa jenis, kecepatan dan tekanan. Pengujian dilakukan dengan menggunakan program FORTRAN karena lebih mampu menghitung dengan cepat sehingga program mampu mensimulasi dengan jumlah partikel yang lebih banyak. Hasil yang diperoleh melalui tinjauan pada segmen penyempitan pipa secara umum kecepatan mengalami peningkatan, massa jenis masih menunjukan nilai yang tidak stabil, dan tekanan menunjukan peningkatan. Jumlah partikel yang lebih banyak dan kerapatan antar partikel yang lebih kecil menunjukan hasil yang lebih baik terutama pada massa jenis karena peningkatan yang terjadi pada saat penyempitan tidak besar, sehingga sifat incompressible sudah mulai tercapai. Hal yang sama juga terjadi dengan nilai tekanan, namun untuk nilai kecepatan masih didominasi oleh percepatan gravitasi, sehingga jumlah partikel dan kerapatannya tidak berpengaruh besar. Penelitian ini menyimpulkan bahwa simulasi dengan meningkatkan jumlah partikel dan kerapatannya, akan menghasilkan sifat air yang lebih incompressible.

---

Smoothed Particles Hydrodynamics simulation in a constricting pipe in based on conservation of mass and energy calculation has been undergone before by using 2100 number of particles. However, the results failed to show the characteristic of water as incompressible as the density produced unstable results. Hence the objective of this study is to examine the effect of increasing the number of particles and decreasing the spaces between particles with density, velocity and pressure as the dependent variables. The program that is used in this study is FORTRAN as it is able to calculate faster, as a result the simulation can be executed with larger number of particles. The results show that in the constriction segment of the pipe, the velocity and pressure increase, and the density gives unstable results. Large number of particles and smaller spacing between particles shows a more stable result especially with the density, since the increase of the value tend to be the lowest in the constriction part, therefore an incompressible state of water is almost fulfilled. Pressure shows the same pattern as density, however since the value of velocity is mostly dominated by the acceleration of gravity, therefore the result is not affected by the number of particles and the spacing between particles. In conclusion, increasing the number of particles and decreasing spacing between particles in SPH simulation will fulfill the characteristic of water a incompressible.

Abstrak :
Studi numerik untuk mempelajari efek dari nilai strain rate, jumlah partikel, confinemnet stress, kekakuan partikel, sudut geser partikel, serta gradasi dan ukuran partikel terhadap sudut geser dalam pasir. Pasir merupakan material granular yang tersusun dari kumpulan partikel yang sangat kecil (partikel diskrit), sehingga untuk mempelajari sifat mekanisnya diperlukan pengamatan secara mikroskopik. Metode elemen diskrit dua-dimensi mampu menghitung pergerakan dan efek dari sejumah besar kumpulan partikel dimana setiap partikel dimodelkan sebagai satu elemen berbentuk lingkaran. Penelitian dimulai dengan melakukan validasi model DEM dengan menggunakan YADE. Partikel dengan sudut geser partikel sebesar 35 disusun di dalam kotak domain tertutup (gesekan dinding domain diabaikan) dengan pembebanan berupa uji biaksial terdrainasi dengan conifinement stress sebesar 100kPa dan strain rate sebesar 0.01 s-1. Studi parametrik nilai strain rate menunjukkan bahwa semakin besar nilai strain rate-nya maka semakin besar pula sudut geser dalamnya, dimana peningkatan nilai strain rate dari 1% s-1 menjadi 5% s-1, 10% s-1, 25% s-1, dan 50% s-1 akan terjadi peningkatan pada sudut geser dalamnya masing-masing sebesar 5%, 5%, 14%, dan 18%. Studi parametrik jumlah partikel menunjukkan bahwa sudut geser dalam yang dihasilkan dari simulasi dengan jumlah partikel sebanyak 1,000; 10,000; dan 20,000 masing-masing adalah sebesar 22, 23, dan 25. Studi parametrik nilai confinement stress menunjukkan bahwa sudut geser dalam yang dihasilkan dari simulasi dengan confinement stress sebesar 100 kPa, 300 kPa, dan 500 kPa masing-masing adalah 22.1, 22.2, dan 22.5 dengan nilai kohesi yang dihasilkan adalah 0. Studi parametrik kekakuan partikel menunjukkan bahwa semakin kecil kekakuan partikel, maka akan semakin besar axial strain yang dibutuhkan untuk mencapai tegangan deviatorik puncaknya dan sudut geser dalam yang dihasilkan tidak menunjukkan perubahan yang signifikan. Studi parametrik nilai sudut geser partikel menunjukkan bahwa semakin besar sudut geser partikelnya maka akan semakin besar pula sudut geser dalamnya, dimana dengan meningkatkan sudut geser partikel dari 20 menjadi 40 akan meningkatkan sudut geser dalamnya sebesar 8%. Studi parametrik ukuran dan gradasi partikel menunjukkan bahwa partikel berdiameter 1 mm di dalam kotak domain berukuran 198198 mm (rasio diameter partikel dengan ukuran kotak domain sebesar  1 : 40,000) menghasilkan sudut geser dalam yang relatif sama. Sehingga, sudut geser dalam yang dihasilkan dari DE model 2D baik dengan tipe gradasi monodisperse maupun polydisperse tidak akan berbeda secara signifikan. ......Numerical study to investigate the effect of various strain rates, number of particles, confinement stress, particle stiffness, local friction angle, and particle sizes on global friction angle in the sand has been performed. Sand is a granular material composed of discrete particles that the most refined microscopic techniques are needed to study its mechanical properties. The two-dimensional discrete element method (DEM) is capable to calculate the motion and interparticle contacts of large number of small particles, and each particle is modeled as a rigid circular element. The study started with the validation of the DEM model using YADE. Particles with a local friction angle of 35 are arranged in a closed rectangular box (frictionless wall). The validation model simulation was done by a drained biaxial test with confinement stress of 100 kPa and strain rate of 0.01 s-1. It is found that the different value of strain rate affects its global friction angle. Increasing the value of the strain rate can increase the material global friction angle, which increases the strain rate from 1% s-1 to 5% s-1, 10% s-1, 25% s-1, and 50% s-1 will increase its global friction angle by 5%, 5%, 14%, and 18%, respectively. Parametric study on number of particles shows that the global friction angle value results from 1,000; 10,000; and 20,000 particles are 22, 23, and 25, respectively. Parametric study results on confinement stress of 100 kPa, 300 kPa, and 500 kPa are 22.1, 22.2, and 22.5, respectively. Also, it shows that the material is cohesionless soil (c = 0). Parametric study results on the particle stiffness indicates that the smaller the particle stiffness, the greater the axial strain required to reach the peakdeviatoric stress and the difference of global friction angle is not significant. Parametric study on local friction angle shows that the global friction angle increases as the local friction angle increases, whereby increasing the particle shear angle from 20 to 40 will increase the global friction angle by 8%. Parametric study on the particle size shows that particles with diameter of 1 mm in a 198198 mm domain box (ratio of particle’s diameter to domain box size is  1 : 40,000) produce relatively the same global friction angle value. Thus, the global friction angle resulting from the 2D DE model with both monodisperse and polydisperse types will be the same.