Hai Smart Engineer,
Di lingkungan manufaktur, kegagalan komponen jarang disebabkan oleh satu kejadian ekstrem. Mesin biasanya beroperasi normal, beban berada dalam batas desain, dan tidak ada indikasi overload. Namun setelah periode operasi tertentu, komponen seperti shaft, bracket, atau baut dapat mengalami kegagalan mendadak.
Kondisi tersebut dikenal sebagai fatigue failure, yaitu kegagalan material akibat repeated atau varying load yang secara individual tidak pernah cukup besar untuk menyebabkan kegagalan dalam satu kali pembebanan.
Untuk memahami dan mencegah kondisi kegagalan tersebut sejak tahap desain, Anda sebagai engineer dapat menggunakan Finite Element Analysis (FEA) yang sudah tersedia dalam modul SOLIDWORKS Simulation.
Fatigue tidak terjadi secara tiba-tiba, melainkan melalui tahapan yang jelas dan berurutan. Proses ini umumnya terdiri dari:
- Crack initiation, yang muncul di area dengan stress concentration seperti fillet, lubang, atau perubahan geometri
- Crack propagation, yaitu pertumbuhan retak akibat pembebanan berulang
- Final fracture, saat sisa penampang tidak lagi mampu menahan beban
Dengan Analisa FEA sangat efektif dalam memprediksi tahap crack initiation dengan memetakan distribusi tegangan secara detail. Informasi ini menjadi kunci bagi engineer desain dan maintenance untuk mengidentifikasi area kritis sebelum retak berkembang dan menyebabkan kegagalan komponen yang menyebabkan kerugian cukup besar bagi Perusahaan.
Untuk menghitung umur fatigue secara kuantitatif, engineer dapat menggunakan S-N curve (Stress vs Number of Cycles) yang diperoleh dari pengujian material seperti rotating bending atau axial loading. Berdasarkan kurva tersebut, fatigue diklasifikasikan menjadi:
- Low cycle fatigue, umumnya terjadi pada jumlah siklus di bawah 10.000
- High cycle fatigue, terjadi pada jumlah siklus di atas 10.000
Beberapa material, seperti low-carbon steel, memiliki endurance limit, sedangkan material non-ferrous tidak. Artinya, walaupun tegangan kerja berada di bawah nilai tertentu, kegagalan fatigue tetap dapat terjadi jika jumlah siklus pembebanan cukup besar, terutama di area dengan stress concentration.
Dalam kondisi operasi nyata, beban kerja jarang bersifat ideal atau simetris. Banyak komponen bekerja dengan non-zero mean stress, sehingga diperlukan mean stress correction menggunakan pendekatan:
- Goodman method, umumnya digunakan untuk brittle materials
- Gerber method, lebih sesuai untuk ductile materials
- Soderberg method, pendekatan paling konservatif
Dalam perhitungan umur fatigue, SOLIDWORKS Simulation paling sering menggunakan metode Stress-Life (SN) karena ketersediaan data material dan kemudahan implementasi. Untuk kondisi pembebanan yang bervariasi, Miner’s Rule digunakan untuk menghitung damage accumulation, dengan kegagalan diprediksi ketika Damage Factor (D) mencapai 1.0.
Pada akhirnya, manfaat dari fatigue analysis bukan hanya sebagai alat bantu desain, tetapi juga fondasi penting dalam perencanaan maintenance. Dengan memanfaatkan hasil FEA seperti:
- Fatigue life plot
- Damage plot
- Factor of Safety plot
- Rainflow matrix
Engineer dapat menentukan umur pakai komponen secara lebih akurat, menetapkan interval penggantian spare part, serta menghindari overdesign dan downtime tak terencana. Dengan modul fatigue pada SOLIDWORKS Simulation, perusahaan manufaktur dapat beralih dari pendekatan maintenance reaktif menuju strategi yang lebih prediktif, aman, dan efisien dalam jangka panjang.
Untuk harga terbaik SOLIDWORKS 2026 dan Role 3DExperience yang sesuai dengan kebutuhan Anda, silakan hubungi tim kami di email ke info.solidworks@arismadata.com atau chat WA ke 0813 5000 4156 https://wa.me/message/BGM2OOKP3Z3KG1
No responses yet