Clean up geometri merupakan tahap penting dalam persiapan model sebelum dilakukan simulasi Finite Element Analysis (FEA). Tujuannya adalah menyederhanakan dan memperbaiki model agar lebih stabil secara numerik, mudah di-mesh, serta efisien secara komputasi. Geometri hasil CAD umumnya dibuat untuk kebutuhan manufaktur, sehingga sering mengandung detail kecil atau cacat geometris yang tidak relevan terhadap analisis struktur. Tanpa proses clean up yang baik, simulasi dapat mengalami kegagalan meshing, konvergensi yang buruk, atau waktu komputasi yang tidak efisien.
Boundary condition dalam Finite Element Analysis (FEA) merupakan salah satu komponen paling penting dalam proses simulasi karena menentukan bagaimana model berinteraksi dengan lingkungan sekitarnya. Boundary condition mendefinisikan batasan, beban, serta kondisi yang dialami oleh suatu struktur sehingga simulasi dapat merepresentasikan kondisi nyata. Tanpa boundary condition yang tepat, hasil analisis FEA dapat menjadi tidak akurat atau bahkan menyesatkan.
Secara umum, boundary condition dalam FEA dibagi menjadi beberapa jenis utama, yaitu kondisi batas berupa penahan (constraint), pembebanan (load), serta kondisi interaksi atau kontak antar komponen. Setiap jenis memiliki fungsi yang berbeda dalam mendefinisikan perilaku struktur selama simulasi berlangsung.
Salah satu permasalahan umum dalam geometri CAD adalah adanya cacat kecil yang sering kali tidak terlihat secara visual namun berdampak besar pada proses meshing. Beberapa di antaranya adalah small edge, yaitu edge dengan panjang sangat kecil yang dapat menyebabkan elemen mesh menjadi terlalu kecil dan tidak proporsional. Selain itu terdapat small face, yaitu permukaan dengan area sangat kecil yang sering memaksa mesh menjadi sangat halus di area tersebut. Kedua cacat ini dapat meningkatkan jumlah elemen secara signifikan tanpa memberikan kontribusi terhadap akurasi hasil.
Cacat lainnya adalah sliver surface (sering disebut silver surface), yaitu permukaan tipis memanjang dengan rasio aspek yang sangat tinggi. Permukaan ini biasanya muncul akibat operasi CAD seperti trimming atau intersect yang tidak sempurna. Sliver surface dapat menyebabkan kualitas mesh menjadi buruk karena menghasilkan elemen dengan bentuk yang sangat tidak ideal. Selain itu, terdapat juga spike surface, yaitu tonjolan kecil yang tidak realistis secara fisik dan dapat menyebabkan distorsi mesh lokal.
Permasalahan yang lebih serius adalah sheet body crack, yaitu adanya celah atau ketidakterhubungan pada geometri berbasis surface atau sheet. Kondisi ini membuat geometri tidak watertight sehingga proses meshing menjadi gagal atau menghasilkan model yang tidak valid secara numerik. Oleh karena itu, penting untuk memastikan bahwa semua surface saling terhubung dengan baik dan membentuk volume yang tertutup sebelum dilakukan analisis.
Selain menghilangkan cacat, proses clean up juga mencakup manipulasi fitur geometris seperti chamfer, hole, dan fillet. Fitur-fitur ini sering kali perlu disederhanakan tergantung pada tujuan simulasi. Chamfer dan fillet kecil yang tidak berpengaruh signifikan terhadap distribusi tegangan dapat dihapus untuk mengurangi kompleksitas mesh. Namun, pada area kritis seperti konsentrasi tegangan, fillet justru harus dipertahankan karena berpengaruh terhadap hasil analisis.
Lubang (hole) juga perlu dievaluasi. Lubang kecil yang tidak berpengaruh terhadap kekuatan struktur dapat dihilangkan untuk menyederhanakan model. Sebaliknya, lubang yang berfungsi sebagai titik pembebanan atau memiliki pengaruh struktural harus tetap dipertahankan. Dalam beberapa kasus, lubang dapat disederhanakan dengan pendekatan idealisasi, misalnya tanpa ulir atau detail kecil lainnya.
Proses clean up juga mencakup penyederhanaan geometri secara keseluruhan, termasuk pemanfaatan simetri jika memungkinkan. Dengan hanya memodelkan sebagian struktur yang simetris, jumlah elemen dapat dikurangi secara signifikan sehingga simulasi menjadi lebih efisien tanpa mengurangi akurasi.
Geometri yang telah dibersihkan akan menghasilkan kualitas mesh yang lebih baik, dengan ukuran elemen yang lebih seragam dan rasio aspek yang lebih ideal. Hal ini sangat penting untuk memastikan stabilitas numerik dan mempercepat proses konvergensi solver. Sebaliknya, geometri yang tidak dibersihkan dapat menyebabkan elemen berkualitas rendah yang berdampak pada hasil simulasi.
Dalam praktiknya, proses clean up dilakukan menggunakan software CAD atau pre-processing tools dalam FEA. Engineer perlu memiliki pemahaman yang baik mengenai pengaruh setiap fitur geometri terhadap hasil analisis agar dapat menentukan mana yang perlu dipertahankan dan mana yang dapat dihilangkan.
Sebagai langkah lanjutan, hasil dari geometri yang telah dibersihkan sering dibandingkan dengan model asli untuk memastikan bahwa penyederhanaan tidak mengubah perilaku struktur secara signifikan. Pendekatan ini membantu menghasilkan model simulasi yang lebih efisien, stabil, dan tetap representatif terhadap kondisi nyata.