Static Pertubation Analysis pada SIMULIAWORKS

Ketika mendesain sebuah product sering menjumpai kegagalan atau kerusakan akibat beban yang diberikan kepada produk tersebut. Hal tersebut dapat kita analisa dengan menggunakan Structural Simulation yang ada pada SIMULIAWORKS. Jenis analisa yang ditawarkan beragam mulai dari Structural, Thermal dan Thermal-Structural. Pada kasus ketika struktur akan dianalisa berdasarkan beban tanpa melibatkan perpindahan panas (Thermal) maka analisa yang digunakan menggunakan jenis Structural. Pada kasus analisa Structural terbagi menjadi dua macam diantaranya Static Analysis dan Dynamic Analysis. Untuk kondisi dimana beban bersifat Konstan maka yang digunakan adalah Static Analysis sedangkan jika beban yang digunakan berubah-ubah (TidakKonstan) maka yang digunakan adalah Dynamic Analysis. Adapun skema kapabilitas dari SIMULIAWORKS dapat dilihat pada bagan berikut.

Pada jenis analisa Static terbagi menjadi dua macam yaitu Static Pertubation dan General Static dimana keduanya menggunakan Implicit Solver. Pada analisa ini kita akan dibahas secara mendalam mengenai Static Pertubation.

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya Static Analaysis dibagi menjadi dua macam yaitu Static Pertubation dan General Static. Pada Static Pertubation atau bisa disebut Linear Static merupakan jenis analisa kegagalan akibat beban yang Konstan tanpa melibatkan adanya fenomena Nonlinieritas baik dari Non linieritas Material, Nonlinieritas Geometri dan Nonliniearitas Kontak. Fenomena Nonliniearitas akan mempengaruhi matriks kekakuan yang berubah-ubah sedangkan Static Pertubation melibatkan matriks kekuatan yang konstan. Fenomena Nonlinearitas akan dibahas pada analisa GeneralStatic. Fenomena Kegagalan Struktur Fenomena Kegagalan Struktur merupakan yang tidak bisa dihindari apabila struktur tidak mampu menahan yang diberikan. Terdapat beberapa istilah yang sering dipahami untuk menunjukan apakah struktur itu aman atau tidak terhadap beban statis diantaranya sebagai berikut:

a. Tegangan (VonMisesStress) Von Mises merupakan salah satu penemu teori kegagalan (FailureTheory) yang popular digunakan saat ini dimana kegagalan akan terjadi jikaTegangan VonMises melebihi dari nilai Kekuatan Luluh (YieldStrength) material dan sebaliknya. Jika VonMises Stress kurang dari Yield Strength maka produk tersebut masih berada dizona elastis material (ElasticZone) tidak mengalami deformasi permanen dan sebaliknya jika melebihi maka berada dizona plastis (PlasicZone).

Zona plastis (Plastic Zone) tersebut terjadi jika deformasi permanen ketika beban dilepaskan. Sebagai contoh suatu produk menghasilkan deformasi 1 mm dengan pembebanan 50 N, ketika beban dilepaskan menyisakan deformasi sebesar 0,5 mm yang disebut deformasi permanen yang akan merusak struktur. Jika deformasi kembali ke kondisi awal 0 mm maka produk tersebut berada dizona elastis (Elastic Zone) dan dikatakan Aman (safe).

b. Deformasi (Displacement)
Deformasi merupakan fenomena dimana struktur akan mengalami perubahan bentuk akibat beban yang diberikan. Besarnya penyimpangan bentuk yang dialami struktur dalam satuan panjang disebut Deformasi (Displacement). Tidak ada informasi mengenai struktur aman atau tidak melalui parameter ini.

c. Faktor Keamanan (Factor of Safety/FOS)
Faktor Keamanan/FOS merupakan representasi dari keamanan suatu produk berdasarkan faktor Von Mises Terhadap besarnya Yield Strength material seperti rumus berikut.

Maximum Von Mises Stress suatu produk akan menentukan apakah struktur tersebut aman atau tidak. Jika Max Von Mises melebihi besarnya Yield Strength maka FOS akan bernilai kecil sehingga produk tersebut akan Gagal (Fail) dan sebaliknya jika Max Von Mises berada jauh dibawah Yield Strength maka nilai FOS semakin tinggi dan produk akan Aman (Safe) seperti pada tabel berikut

Pada kasus ini kita akan melakukan analisa Static Pertubation untuk produk Bracket yang terbuat dari material AISI 304 yang memiliki Yield Strength Material sebesar 215 MPa. Bracket tersebut dijepit dikedua hole kanan dan kirinya. Beban diberikan sebesar 1000 N pada bagian tengah (Panah Hijau) seperti berikut. Kita akan mengetahui apakah produk ini aman atau tidak dengan menggunakan SIMULIAWORKS.

Adapun langkah-Langkah analisa Static Pertubation seperti berikut:

  1. Pendefinisian Material AISI 304 pada komponen Bracket dengan menggunakan tipe elment Solid (Solid Section)
  1. Selanjutnya adalah tahap Meshing untuk mememecah komponen menjadi elemen Solid dimana Mesh Type menggunakan Tetrahedron Mesh dengan besar ukuran elemen 2 mm.

3. Selanjutnya adalah pembuatan tipe analisa Static Pertubation pada Ribbon Procedures

4 Selanjutnya adalah pendefinisian tumpuan dengan menggunakan Tipe Clamp pada kedua ujung Hole

  1. Selanjutnya adalah pendefinisian beban pada bagian tengah Bracket dengan menggunakan Force sebesar 1000 N arah sumbu-Z

6. Setelah proses pendefinisian selesai maka tahap selanjutnya adalah proses Running dengan menggunakan Resource dari PC bukan dari Cloud

  1. Selanjutnya kita akan melihat result diantaranya Von Mises Stress, Displacement dan Faktor Keamanan/FOS seperti berikut
    Von Mises Stress
    Dapat kita lihat besarnya tegangan maksimum (Maximum Von Mises Stress) yang dialami oleh struktur sebesar 8,15e+7 N/m2 atau 81,15 MPa dimana nilai maksimum tersebut jauh dibawah Yield Strength Material sebesar 215 MPa sehingga dapat dikatakan

Aman (Safe).

Deformasi (Displacement)
Dapat kita lihat besarnya deformasi/penyimpangan maksimum struktur (Maximum
Displacement) sebesar 0,0493 mm yang berada di ujung kepala Bracket.

Fakor Keamanan (Factor of Safety/FOS)
Dapat kita lihat besarnya faktor keamanan terendah (Minimum FOS) yang dialami struktur sebesar 2,54 dan faktor keamanan tertinggi (Maximum FOS) yang dialami struktur sebesar 3150 yang dapat disimpulkan Aman (Safe) karena FOS > 1.

Share

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.