ANALISA TEGANGAN PADA PIPA MENGGUNAKAN ANALISA TEGANGAN PADA PIPA MENGGUNAKAN
APLIKASI PROGRAM COSMOSXPRESS APLIKASI PROGRAM COSMOSXPRESS
Oleh : Romiyadi, ST, MT Oleh : Romiyadi, ST, MT
1. Abstrak 1. Abstrak
Pipa yang mendapat gaya tarik akan mengalami deformasi dan menghasilkan Pipa yang mendapat gaya tarik akan mengalami deformasi dan menghasilkan displacement serta tegangan pada semua komponen pipa tersebut. Tegangan displacement serta tegangan pada semua komponen pipa tersebut. Tegangan tersebut akan terdistribusi pada semua komponen pipa tersebut. Dengan tersebut akan terdistribusi pada semua komponen pipa tersebut. Dengan menggunakan simulasi tengangan dengan menggunakan aplikasi pogram menggunakan simulasi tengangan dengan menggunakan aplikasi pogram COSMOSXpress,
COSMOSXpress, akan dapat dilihat distribusi deformasi dan tengangan padaakan dapat dilihat distribusi deformasi dan tengangan pada pipa tersebut. Kita akan mengetahui daerah-daerah yang mengalami stress / pipa tersebut. Kita akan mengetahui daerah-daerah yang mengalami stress / tegangan yang terbesar dan daerah- daerah yang mengalami tegangan yang tegangan yang terbesar dan daerah- daerah yang mengalami tegangan yang terkacil. Kita juga dapat melihat daerah-daerah yang mengalami deformasi yang terkacil. Kita juga dapat melihat daerah-daerah yang mengalami deformasi yang terbesar maupun yang terkecil.
terbesar maupun yang terkecil.
Keyword : Deformasi, Cossmos Xpress, Tegangan /Stress Keyword : Deformasi, Cossmos Xpress, Tegangan /Stress
2.
2. Sekilas Sekilas Tentang Tentang COSMOS COSMOS XpressXpress
COSMOS Xpress merupakan satu modul di dalam Solid Works yang COSMOS Xpress merupakan satu modul di dalam Solid Works yang berguna untuk menganalisa tegangan (Stress Analysis) dari design yang kita berguna untuk menganalisa tegangan (Stress Analysis) dari design yang kita buat.
buat. COSMOS Xpress COSMOS Xpress sendiri buatan sendiri buatan dari Structural Research dari Structural Research and and AnalysisAnalysis Corp. Di software lain biasa di kenal Finite Element Method (FEM) atau Finite Corp. Di software lain biasa di kenal Finite Element Method (FEM) atau Finite Element Analysis (FEA).
Element Analysis (FEA).
Wizard di dalam COSMOS Xpress akan menunjukkan tahap demi tahap Wizard di dalam COSMOS Xpress akan menunjukkan tahap demi tahap bagaimana design akan bekerja di bawah kondisi tertentu. Ini akan menjawab bagaimana design akan bekerja di bawah kondisi tertentu. Ini akan menjawab pertanyaan sulit dari sisi engineering seperti:
pertanyaan sulit dari sisi engineering seperti: 1.
1. Apakah Apakah part part akan akan patah?patah? 2.
2. Bagaimanakah Bagaimanakah bentuk bentuk deformasi deformasi dari dari part?part? 3.
3. Dapatkah Dapatkah pengguna menggunakan pengguna menggunakan material material yang optiyang optimum tanpamum tanpa mempengaruhi unjuk kerjanya?
Design yang optimum akan dapat bersaing di pasar karena penggunaan Design yang optimum akan dapat bersaing di pasar karena penggunaan material yang sedikit sehingga harga jual rendah tanpa mengorbankan factor material yang sedikit sehingga harga jual rendah tanpa mengorbankan factor keamanan dari design tersebut.
keamanan dari design tersebut.
Di akhir laporannya COSMOSXpress memberikan catatannya sebagai Di akhir laporannya COSMOSXpress memberikan catatannya sebagai berikut: Hasil analisa design COSMOSXpress adalah berdasarkan analisa statik berikut: Hasil analisa design COSMOSXpress adalah berdasarkan analisa statik linear dan material di anggap isotropic. Analisa statik linear menganggap linear dan material di anggap isotropic. Analisa statik linear menganggap bahwa:
bahwa: 1.
1. Sifat Sifat material adalah material adalah linear memenuhi linear memenuhi hukum hukum Hooke.Hooke. 2.
2. Beban Beban di terapkan di terapkan secara perlahan secara perlahan dan dan mengabaikan efek mengabaikan efek dinamik.dinamik.
3.
3. Deskripsi Deskripsi KasusKasus
Dibawah ini adalah gambar suatu pipa : Dibawah ini adalah gambar suatu pipa :
Adapun dimensi pipa tersebut adalah sebagi berikut : Adapun dimensi pipa tersebut adalah sebagi berikut :
Dimensi Dimensi luar luar pipa pipa 1 1 = = 30 30 mmmm
Panjang Panjang pipa pipa 1 1 = = 30 30 mmmm
Dimensi Dimensi luar luar pipa pipa 2 2 = = 26 26 mmmm
Dimensi Dimensi luar luar pipa pipa 3 3 = = 18 18 mmmm
Panjang Panjang pipa pipa 3 3 = = 50 50 mmmm
Dimensi Dimensi dalam dalam = = 18 18 mmmm
Pada pipa tersebut diberi gaya tarik pada ujung Pipa sebesar F, dan Pada pipa tersebut diberi gaya tarik pada ujung Pipa sebesar F, dan daerah restrain adalah pada pangkal pipa seperti pada gambar dibawah ini : daerah restrain adalah pada pangkal pipa seperti pada gambar dibawah ini :
Dengan menggunakan simulasi COSMOSXpress, akan dilihat distribusi Dengan menggunakan simulasi COSMOSXpress, akan dilihat distribusi tegangan dan deformasi yang terjadi pada pipa tersebut .
4.
4. Langkah Langkah PenyelesaianPenyelesaian a.
a. Pembuatan Pembuatan Model Model SolidSolid
Buka SolidWork > klik New > pilih Part > klik OKBuka SolidWork > klik New > pilih Part > klik OK
Klik Extruded Klik Extruded > Pilih > Pilih Righ Plane > Klik cirRigh Plane > Klik circle >Buat lincle >Buat lingkaran dengkaran dengangan
diameter 30 mm diameter 30 mm
Klik Exit sketchKlik Exit sketch
Pada Tab Property Manager set DPada Tab Property Manager set D11 30 mm > Klik OK30 mm > Klik OK
Klik Klik salah satu dasalah satu daerah diameteerah diameter lingkaran > Kr lingkaran > Klik Extruded > Klik circle lik Extruded > Klik circle >>
Buat lingkaran lagi dengan center point yang sama dengan diameter 26 Buat lingkaran lagi dengan center point yang sama dengan diameter 26 mm > klik OK
mm > klik OK
Klik Exit sketchKlik Exit sketch
Klik Klik lagi lagi di di daerah daerah diameter lingkaran diameter lingkaran > > Klik Extruded Klik Extruded > > Klik circle Klik circle >>
Buat lingkaran lagi dengan center point yang sama dengan diameter 22 Buat lingkaran lagi dengan center point yang sama dengan diameter 22 mm > klik OK
mm > klik OK
Klik Exit sketchKlik Exit sketch
Pada Tab Property Manager set DPada Tab Property Manager set D11 50 mm > Klik OK50 mm > Klik OK
Klik Klik lagi di lagi di daerah diameter daerah diameter lingkaran lingkaran > > Klik Cut Klik Cut extruded > extruded > Klik circle Klik circle >>
Buat lingkaran lagi dengan center point yang sama dengan diameter 18 Buat lingkaran lagi dengan center point yang sama dengan diameter 18 mm > klik OK
mm > klik OK
Klik Exit sketchKlik Exit sketch
Pada Tab Property Manager , dibawah Direction 1 pilih Trough All > KlikPada Tab Property Manager , dibawah Direction 1 pilih Trough All > Klik
OK OK
b.
b. Penyelesaian Penyelesaian Stress Stress Analysis Analysis dengan dengan COSMOSXpressCOSMOSXpress
Pilih menu Tools > Pilih SimulationXpress (COSMOSXpress)Pilih menu Tools > Pilih SimulationXpress (COSMOSXpress)
Muncul gambar seperti dibawah ini : Muncul gambar seperti dibawah ini :
Klik Material > Pilih Steel > Pilih Alloy Steel > Klik ApplyKlik Material > Pilih Steel > Pilih Alloy Steel > Klik Apply
Klik next > Pilih Force > Klik next >Pilih Alloy Steel > pilih daerah yang akanKlik next > Pilih Force > Klik next >Pilih Alloy Steel > pilih daerah yang akan
diberi gaya > Masukkan nilai Gaya 3000 N >Klik Flip direction > Klik Next. diberi gaya > Masukkan nilai Gaya 3000 N >Klik Flip direction > Klik Next.
Klik next Klik next > Pilih > Pilih No untuk No untuk tidak mengoptimasi design tidak mengoptimasi design > Klik > Klik Next Next ..
Klik Show me theKlik Show me the stressstress distribution in the model > klik Next > Klik Play Untukdistribution in the model > klik Next > Klik Play Untuk
melihat animasi distribusi
melihat animasi distribusi stress > stress > Setelah beberapa Setelah beberapa menit menit Klik Stop Klik Stop > > KilikKilik Save > Klik Next
Save > Klik Next
Klik Show me the displacement distribution in the model > klik Next > Klik PlayKlik Show me the displacement distribution in the model > klik Next > Klik Play
Untuk melihat animasi distribusi deformasi >
Untuk melihat animasi distribusi deformasi > Setelah beberapa Setelah beberapa menit menit Klik StopKlik Stop > Kilik Save > Klik Next
> Kilik Save > Klik Next
Klik Generate an HTML report > klik Next untuk membuat laporan HTMLKlik Generate an HTML report > klik Next untuk membuat laporan HTML
Klik Cover page, Introduction, dan Conclusion > klik Next.Klik Cover page, Introduction, dan Conclusion > klik Next.
Ketik”Analisa Stress Pada Pipa”Ketik”Analisa Stress Pada Pipa” untuk judul laporan, “Romiyadi” untukuntuk judul laporan, “Romiyadi” untuk namanama
analis dan
analis dan “Universitas Indonesia” untuk“Universitas Indonesia” untuk nama perusahaan. Ketiknama perusahaan. Ketik “16 –“16 – 0505 – – 2009” untuk
2009” untuk tanggal laporan > klik Next.tanggal laporan > klik Next.
Klik Next > Klik Next > Klik Next > Klik Next > Ketik “ Analisa Ketik “ Analisa Stress Pada Stress Pada Pipa” untuk Pipa” untuk nama filenama file
laporan > Klik Next
5. Pembahasan 5. Pembahasan
Untuk membahas hasil dari analisa tegangan menggunakan program Untuk membahas hasil dari analisa tegangan menggunakan program COSMOSXpress, ada baiknya melihat gambar distribusi tegangan dan distribusi COSMOSXpress, ada baiknya melihat gambar distribusi tegangan dan distribusi deformasi hasil perhitungan dari COSMOSXpress
deformasi hasil perhitungan dari COSMOSXpress
Gambar Distribusi Tegangan Gambar Distribusi Tegangan
Gambar Distribusi Deformasi Gambar Distribusi Deformasi
Dari gambar dapat dilihat bahwa distribusi tegangan terbesar terdapat Dari gambar dapat dilihat bahwa distribusi tegangan terbesar terdapat pada pipa yang mempunyai diameter terkecil dan tegangan yang terkecil pada pipa yang mempunyai diameter terkecil dan tegangan yang terkecil didistribusikan pada pipa yang mempunyai diameter terbesar. Hal ini sesuai didistribusikan pada pipa yang mempunyai diameter terbesar. Hal ini sesuai dengan persamaan tegangan, = dimana F adalah gaya dan A adalah luas dengan persamaan tegangan, = dimana F adalah gaya dan A adalah luas penampang.
penampang. Sedangkan konsentrasi Sedangkan konsentrasi tegangan terbesar tegangan terbesar terjadi pada terjadi pada titik awaltitik awal diameter yang terkecil (daerah pada bagian pipa dengan diameter yang terkecil diameter yang terkecil (daerah pada bagian pipa dengan diameter yang terkecil yang berbatasan dengan pipa dengan diameter yang lebih besar).
yang berbatasan dengan pipa dengan diameter yang lebih besar).
Sementara itu deformasi yang terjadi dapat dilihat dari gambar diatas Sementara itu deformasi yang terjadi dapat dilihat dari gambar diatas dimana deformasi yangterbesar terjadi pada ujung pipa dengan nilai dimana deformasi yangterbesar terjadi pada ujung pipa dengan nilai displacement 0,008765 mm. Hal ini sangat wajar karena posisi inilah diberikan displacement 0,008765 mm. Hal ini sangat wajar karena posisi inilah diberikan gaya. Sedangkan deformasi yang terkecil terjadi pada pangkal pipa dengan nilai gaya. Sedangkan deformasi yang terkecil terjadi pada pangkal pipa dengan nilai displacement 1,00e-30 mm dan bisa dibilang tidak terjadi deformasi karena displacement 1,00e-30 mm dan bisa dibilang tidak terjadi deformasi karena nilainya sangat kecil sekali dan ini sangat wajar karena di posisi ini pipa tersebut nilainya sangat kecil sekali dan ini sangat wajar karena di posisi ini pipa tersebut dijepit.
dijepit.
6. Kesimpulan 6. Kesimpulan
Dari hasil simulasi stress analysis menggunakan Program aplikasi COSMOS Dari hasil simulasi stress analysis menggunakan Program aplikasi COSMOS Xpress pada pipa yang diberi tegangan dapat diambil kesimpulan sebagai Xpress pada pipa yang diberi tegangan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
berikut :
Tegangan terbesar terjadi pada bagian awal pipa yang terkecilTegangan terbesar terjadi pada bagian awal pipa yang terkecil
dengan
dengan nilai nilai tegangan tegangan 29332652 29332652 N/mN/m22
Tegangan terkecil terjadi pada daerah ujung pipa yang terbesarTegangan terkecil terjadi pada daerah ujung pipa yang terbesar
dengan nilai tegangan 19368632,9 N/m dengan nilai tegangan 19368632,9 N/m22
Deformasi terbesar terjadi pada ujung pipa dengan displacementDeformasi terbesar terjadi pada ujung pipa dengan displacement
sebesar 0,008765 mm sebesar 0,008765 mm
Deformasi terkecil terjadi pada pangkal pipa dengan displacementDeformasi terkecil terjadi pada pangkal pipa dengan displacement
sebesar 0,008765 mm sebesar 0,008765 mm
7.
7. Referensi Referensi ::
Shigley , Joseph e. Standard handbook of machine design. 3rd_edition. Shigley , Joseph e. Standard handbook of machine design. 3rd_edition. http://agus.fikri.googlepages.com/SolidWorksl-COSMOSXpressLever1.pdf http://agus.fikri.googlepages.com/SolidWorksl-COSMOSXpressLever1.pdf http://classes.engr.oregonstate.edu/engr/winter2007/engr248-001/Materials/Lab%20Files/ENGR248%20Lab08.doc 001/Materials/Lab%20Files/ENGR248%20Lab08.doc http://www.me.cmu.edu/academics/courses/NSF_Edu_Proj/Statics_Solidworks/ http://www.me.cmu.edu/academics/courses/NSF_Edu_Proj/Statics_Solidworks/ ansysx.htm ansysx.htm http://www.me.cmu.edu/academics/courses/NSF_Edu_Proj/Statics_Solidworks/i http://www.me.cmu.edu/academics/courses/NSF_Edu_Proj/Statics_Solidworks/i ndex.htm ndex.htm http://www.cadfamily.com/download/CAE/FEA/Solidworks-Cosmos-Tut3.pdf http://www.cadfamily.com/download/CAE/FEA/Solidworks-Cosmos-Tut3.pdf http://helicesar.wordpress.com/2009/04/12/analisa-tegangan-pipa-pada-melibur-plant-dengan-metode-elemen-hingga/ plant-dengan-metode-elemen-hingga/ http://www.migas-indonesia.com/files/article/Longitudinal_crack_pada_pipa.doc http://www.migas-indonesia.com/files/article/Longitudinal_crack_pada_pipa.doc
8. Lampiran 8. Lampiran
Diagram konsentrasi tegangan dan radius takikan berbanding diameter Diagram konsentrasi tegangan dan radius takikan berbanding diameter penampang.
