BAB IV : HASIL DAN DISKUSI Berisikan hasil simulasi dan juga hasil diskusi
METODOLOGI PENELITIAN
3.2 Instalasi Aplikasi Salome Meca
Setelah melakukan instalasi sistem operasi linux ubuntu sabily, selanjutnya melakukan instalasi Salome_Meca_2009.1 sebagai perangkat lunak dasar untuk simulasi elemen hingga yang akan digunakan. Adapun tahapan proses instalasi Salome_Meca_2009.1 adalah sebagai berikut :
1. Memperoleh Perangkat Lunak
Perangkat lunak Salome-Meca-2009.1-GPL dapat di unduh secara gratis dari internet yakni di situs
sekitar 700MB. Unduhan juga bisa dilakukan secara langsung melalui terminal linux dengan cara mengetikkan perintah “wget” yakni seperti terlihat dalam Gambar 3.10 berikut.
Gambar 3.10 Tampilan Terminal Linux Untuk Memperoleh Aplikasi Salome Meca
2. Proses Instalasi
Proses instalasi Salome-Meca-2009.1-GPL semua dilakukan dengan perintah dalam terminal, masuk ke direktori tempat Salome-Meca-2009.1-GPL dengan perintah “cd” seperti terlihat pada Gambar 3.11 brikut.
Gambar 3.11 Tampilan Terminal Linux Untuk Memperoleh Direktori Aplikasi Salome Meca
Selanjutnya membuka paketnya dengan perintah “tar –xvvf SALOME-MECA-2009.1-GPL.tgz” sebagai contoh dapat dilihat pada Gambar 3.12 berikut.
Gambar 3.12 Tampilan Terminal Linux Untuk Membuka File Kemudian pindahkan ke direktori /opt dengan perintah pada terminal: sudo mv SALOME-MECA-2009.1-GPL /opt
Jalankan scrip instalasi dengan perintah pada terminal : cd /opt/SALOME-MECA-2009.1-GPL/postinstall/ sudo ./postinstall.py
kemudian ganti file kepemilikan /dir dengan perintah pada terminal : sudo chown –R root:root /opt/ SALOME-MECA-2009.1-GPL
3. Membuat link simbol
Untuk dapat membuka Salome-Meca dari lokasi direktori mana saja, maka perlu membuat Link simbol :
cd /usr/local/bin
sudo ln -s /opt/SALOME-MECA-2008.1-GPL/runSalomeMeca runSalomeMeca
sudo ln -s /opt/SALOME-MECA-2008.1-GPL/killSalome killSalome cd
4. Menjalankan Salome Meca. Seperti halnya proses instalasi, maka untuk menjalankan Salome Meca juga dilakukan melalui melalui terminal dengan mengetikkan “runSalomeMeca”.
Gambar 3.13 Tampilan Membuka Salome Meca 3.3 Simulasi
Kondisi pembebanan pada blok rem akan berpengaruh pada besarnya tegangan yang dialami blok rem tersebut. Besarnya tegangan yang terjadi akan dibandingkan dengan sifat-sifat mekanik dari material blok rem tersebut sehingga dapat diketahui apakah blok rem tersebut mampu menerima tegangan yang terjadi. Untuk mengetahui besarnya tegangan yang terjadi tersebut, maka diperlukan suatu pemodelan kondisi pembebanan blok rem tersebut dan analisis dengan metode elemen hingga.
Tahapan-tahapan yang digunakan saat melakukan simulasi elemen hingga dengan perangkat lunak Salome Meca yakni sebagai berikut:
1. Membuat model dari objek yang akan dianalisis dengan geometri yang sesuai dengan sebenarnya serta menentukan kondisi batas dari model seperti, tumpuan dan gaya yang diberikan.
2. Meshing, yaitu membagi objek menjadi elemen kecil dengan mendefinisikan tipe elemen yang diinginkan
3. Mendefinisikan material dan sifat-sifat model tersebut dalam code aster. 4. Mengaplikasikan beban-beban apa saja yang dialami model tersebut.
Besar dan arah beban sesuai dengan kondisi sebenarnya dalam code aster.
5. Menganalisis dengan perangkat lunak elemen hingga Salome Meca sehingga diperoleh hasil simulasi. Hasil akhir simulasi dengan metode elemen hingga bisa dalam bentuk defleksi.
Dalam penelitian ini penulis mengangkat kasus pada simulasi elemen hingga backing plate pada blok rem kereta api. Penelitian ini tidak melakukan eksperimental. Peneliti mengambil data terdahulu (Harsa Delanis Sembiring,2008). Pada pengerjaanya mengunakan perangkat lunak SolidWork yang menggantikan fungsi pembuatan geometri pada ANSYS. SolidWorks merupakan perangkat lunak yang dapat menggambarkan model 3 dimensi dengan berbagai arsip keluaran yang dapat dipilih sesuai kebutuhan. Selain karena penggunaannya yang sederhana, SolidWorks dipilih untuk digunakan dalam tugas ini karena dapat menghasilkan arsip keluaran yang digunakan sebagai masukan untuk perangkat lunak ANSYS yang digunakan untuk kepeluan analisis. Adapun bahan yang digunakan adalah baja karbon dengan E = 200 Gpa, Poisson’s Ratio 0.32 dan beban yang diterima backing plate adalah 24883 N.
Analisis backing plate bertujuan untuk mendapatkan perbandingan konstruksi yang terbaik antara backing plate flat ketebalan 3mm dan ketebalan 4mm dengan backing plate yang memiliki profil alur dengan ketebalan 4mm sesuai dengan ketebalan backing plate dalam spektek blok rem komposit PT.KAI. Pada analisis elemen hingga ketiga backing plate akan mendapatkan beban yang sama besar yaitu beban maksimum dari gaya pengereman dan ditumpu pada bagian tengah. Maksud dari model pembebanan ini adalah untuk mendapatkan nilai defleksi maksimum yang dialami oleh masing masing bentuk backing plate sehingga dapat dibandingkan satu sama lain. Berdasarkan nilai defleksi yang dialami serta tegangan maksimum yang terjadi maka kita akan mendapatkan konstruksi backing plate yang memiliki kekuatan serta kekakuan yang terbaik. Analisis dilakukan pada backing plate pada gerbong dengan ketebalan pelat 3 mm dan 4 mm untuk backing plate flat dan 4 mm untuk backing plate profil. Backing
plate yang dianalisis adalah backing plate tanpa material gesek. Ketiga jenis backing plate dibebani dan ditumpu pada bagian yang sama. Pembebanan dan
a. Tumpuan
Dalam analisis ini tumpuan yang dipilih adalah pada bagian tengah
backing plate. Daerah tumpuan ini sesuai dengan bentuk daerah yang bersentuhan
antara holder dengan backing plate bila ukuran holder terlalu besar. Asumsi tumpuan ini dipilih untuk mendapatkan deformasi maksimum untuk ketiga jenis
backing plate seperti terlihat pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14 Lokasi tumpuan; a. Backing plate flat, b. Backing plate alur
Kasus tumpuan ditengah seperti gambar diatas terjadi di lapangan jika
holder yang memegang blok rem sudah rusak/aus atau terdapat ketidaksesuaian
radius holder dengan punggung blok rem sehingga timbul celah antara punggung blok rem dengan backing plate. Kondisi seperti ini dapat dilihat pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15 Ketidak sesuaian dimensi holder dengan dimensi blok rem komposit (sumber : Harsa Delanis Sembiring,2008)
b. Pembebanan
Beban yang diberikan pada backing plate adalah beban terdistribusi merata pada seluruh permukaan backing plate yang menempel dengan material komposit. Besar beban 24883 N sesuai dengan gaya pengereman maksimum pada gerbong. Beban pengereman pada gerbong barang digunakan sebagai masukan pada analisis karena beban tersebut merupakan beban yang paling besar jika dibandingkan dengan beban pengereman pada kereta penumpang. Sehingga pada analisis akan didapatkan hasil analisis yang optimum. Lokasi pembebanan yang diberikan dapat dilihat pada gambar dibawah, dimana arah gaya yang diperoleh
backing plate merupakan gaya normal terhadap permukaan bawah sepeti terlihat
pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16 Lokasi pembebanan; a. Backing plate flat, b. Backing plate alur
Simulasi pada Salome Meca tidak terlalu berbeda dengan perangkat lunak elemen hingga berbayar lainnya, yakni ada tahap pre-processing, analisis dan
post-processing. Tahapan-tahapan dalam melakukan analisis pada Salome Meca
dilakukan dalam modul-modul tertentu yang terdapat pada Salome Meca. Untuk lebih jelas dapat kita lihat sebagai berikut :
1. Tahap Pre-processing
Tahap pre-processing pada Salome Meca dilakukan dilakukan pada modul
geometry dan modul mesh. Sesuai nama modul-modul tersebut, maka
dapat diketahui pada modul geometry merupakan modul untuk melakukan pemodelan geometri seperti terlihat pada Gambar 3.17.
Gambar 3.17 Tampilan Modul Geometri
Untuk melakukan pemodelan geometri pada geometry module terdapat dua cara, pertama kita bisa melakukan penggambaran langsung pada Salome Meca dan kedua kita bisa mengimport model geometri dengan extensi file STEP, BREP dan IGES yang sudah digambar dari perangkat lunak lain. Untuk skripsi ini dilakukan impor model geometri untuk menyesuaikan simulasi pada perangkat lunak ANSYS. Dengan cara
File → Import seperti terlihat pada Gambar 3.18.
Gambar 3.18 Import Geometri
Geometri yang sudah terbentuk pada Salome Meca baik itu digambar lansung pada salome-meca maupun diimpor dari perangkat lunak lain, maka selanjutnya akan dilanjutkan dengan pembuatan grup geometri. Grup geometri dibuat sebagai tempat memberikan kondisi batas
pada geometri seperti lokasi pemberian beban dan constrain. Sebagai berikut :
New Entity → create group.
Pada jendela yang muncul, pilih shape type dengan face. Kemudian diberi nama untuk grup press. Sebagai contoh ketikkan FIX pada name.
Pilih area (face) yang akan dijadikan press → apply seperti terlihat pada Gambar 3.19.
Gambar 3.19 Tampilan Pembuatan Grup
Setelah pembuatan grup pada modul geometri, maka kemudian pengerjaan dilanjutkan kepada modul mesh. Pada modul mesh, geometri dari modul geometri akan dimesh atau definisikan dalam bentuk bagian-bagian yang terbagi-bagi dalam satu kesatuan hingga membentuk semacam jaring (mesh).
Untuk masuk ke modul mesh, pilih mesh pada toolbar, kemudian pilih create mesh.
Untuk melakukan mesh pada geometri, pada modul mesh dilakukan penentuan hypotesis dan algoritma mesh agar mesh yang akan dibuat bisa terbentuk dan lebih halus, karena hasil mesh yang lebih halus akan menghasilkan analisis perhitungan yang lebih baik nantinya ini dapat dilihat pada Gambar 3.20 dibawah ini.
Gambar 3.20 Tampilan Hipotesis Mesh
Setelah hipotesis mesh didefinisikan maka dilanjutkan dengan Mesh → Compute, maka akan diperoleh hasil mesh seperti terlihat pada
Gambar 3.21. Dan jika terjadi error maka dilakukan geometri ulang.
Gambar 3.21 Tampilan Hasil Mesh
2. Tahap Analisis
Tahap analisis pada Salome Meca dilakukan pada modul aster. Pada tahap analisis di modul aster digunakan suatu file comm. File comm merupakan arsip berisi teks yang merupakan arsip induk yang akan dibaca oleh mesin Code Aster sebagai parameter untuk analisis elemen hingga
yang didalamnya berisi perintah-perintah unik, definisi material dan definisi model permasalahan.
Dalam Salome Meca dan Code Aster ini berada dalam modul aster, di modul aster terdapat beberapa perangkat yang digunakan untuk membantu pengguna dalam membuat file comm tersebut, seperti EFICAS dan ASTK. Salah satu kelebihan Salome Meca adalah tersedianya empat jenis wizard penyelesaian permasalahan elemen hinga, yakni wizard permasalah linear elasticity, wizard permasalahan modal analysis, wizard permasalahan thermal linear dan wizard permasalahan fluid-solid
interaction.
Untuk penelitian ini penulis melakukan analisis kekuatan mekanik yang bisa dilakukan dengan anilisis linier elastis, sehingga digunakan
wizard analisis linear elastis.
Pilih linear elasticity wizard → 3D (untuk model solid tiga dimensi)
seperti terlihat pada Gambar 3.22 berikut.
Langkah selanjutnya dilakukan pemasukan data awal material properties seperti pada Gambar 3.23 berikut.
Gambar 3.23 Tampilan Pendefenisian Material
Selanjutnya dilakukan pemberian nilai nol untuk setiap derajat kebebasan pada area constrain, kemudian pilih Next.
Setelah penentuan area constrain dengan memberikan nilai nol pada setiap derajat kebebasan (sumbu gerak), maka dilanjutkan pada tahap penentuan dan pemberian nilai pada area pembebanan.
Setelah pemberian beban tekanan, pilih Next untuk dilanjutkan kepada update mesh. Geometri mesh yang sudah diberikan definisi material dan tipe pembebanan tadi harus di update agar benar-benar terdefinisi seperti pada Gambar 3.25 berikut.
Gambar 3.25 Tampilan Update Mesh
Mesh yang telah terupdate berarti mesh telah didefinisikan. Mesh
yang sudah didefinisikan tersebut masih merupakan pendefinisian sederhana, Untuk itu perlu dilakukan pendefinisian secara menyeluruh dengan mengedit file comm yang sudah terbentuk sebelumnya. Untuk gedit file comm. Caranya adalah :
Pilih EFICAS pada tool bar kemudian pilih OK.
EFICAS merupakan suatu paket khusus pada modul aster yang berfungsi sebagai editor file comm. Pada file comm terdapat beberapa statement baris perintah-perintah yang memiliki fungsi tertentu, adapun isi dari statement baris perintah yang terdapat pada file comm tersebut diantaranya adalah perintah untuk :
• Mendefinisikan elemen hingga yang akan digunakan (AFFE_MODELE )
• Menggunakan group elemen mesh yang telah dibuat saat proses mesh. • Mendefinisikan dan menetapkan material (DEFI_MATERIAU dan
(AFFE_MATERIAU ).
• Karakteristik mekanik untuk struktur serupa adalah sama.
• Menentukan karakteristik untuk elemen shell (AFFE_CARA_ELEM ) termasuk ketebalan dan vektor yang mendefinisikan sistem koordinat lokal untuk analisa hasil (key word ANGL_REP ). Sebagai contoh, V=Oz.
• Mendefinisikan kondisi batas dan beban (AFFE_CHAR_MECA ). • Memecahkan ulang permasalahan elsatis untuk tiap-tiap kasus
pembebanan (MECA_STATIQUE ).
• Menghitung luasan tahanan pada node-node untuk tiap kasus pembebanan. ('SIGM_ELNO_DEPL ' option).
• Mencetak hasil (IMPR_RESU ).
3. Post-Processing
Setelah melakukan solve pada Code_Aster maka tahap selanjutnya adalah post-processing. Dimana dalam tahap ini adalah menampilkan hasil analisis pada simulasi backing plate. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 3.26 berikut.