BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seorang berkebangsaan Inggris di Birmingham bernama Federick Williams Lanchester tahun 1902 memperkenalkan sistem pengereman mobil dengan rem cakram yang berkembang hingga dilengkapi dengan teknologi elektronik yang fungsinya menambah kinerja rem itu sendiri. Cakram rem merupakan salah satu komponen utama rem cakram yang terdapat pada otomotif roda 4 (empat) jenis minibus, fungsinya memperlambat bahkan menghentikan laju kendaraan.. Rem dikenal sejak tahun 1890–an di Inggris menggunakan tromol dan sepatu rem, namun pengereman yang dilakukan belum efektif. Rem cakram terdiri atas sebuah cakram dari baja yang dijepit oleh lapisan rem dari kedua sisinya pada waktu pengereman berlangsung. Rem ini mempunyai sifat–sifat yang baik seperti mudah dikendalikan, pengereman yang stabil, radiasi panas yang baik dan lain– lain, sehingga sangat banyak dipakai untuk pengereman pada roda depan
Tingginya suhu saat pemakaian rem berlangsung dapat menyebabkan hancurnya komponen sebelum waktunya, seperti penguapa/kebocoran cairan, rem blong, dan lainnya. Memodifikasi konstruksi cakram rem tanpa ventilasi menjadi cakram rem dengan ventilasi merupakan jawaban untuk mendapatkan sebaran suhu yang merata antara sepatu rem dengan cakram rem saat pengereman. Untuk itu perlu dilakukan analisa penyelesaian metode elemen hingga untuk sebaran suhu saat pengereman.
Metode elemen hingga (Finite Element Method) atau FEM adalah salah satu metode numerik yang paling banyak dipakai di dunia engineering (mesin, sipil, penerbangan, mikroelektronik, bioengineering, material) dan diajarkan di dunia akademis maupun industri. Finite Element Method (FEM) pada awalnya merupakan kebutuhan untuk memecahkan permasalahan elastisitas yang kompleks dan masalah analisis struktural di dalam aeronautical engineering.
Usianya lebih dari 40 tahun, dan hingga kini masih tetap dipakai. Metode ini berusaha memecahkan partial differential equations dan persamaan integral lainnya yang dihasilkan dari hasil diskritisasi benda kontinum. Meski berupa pendekatan, metode ini dikenal cukup efektif memecahkan struktur–struktur yang kompleks dalam analisis mekanika benda padat (solid mechanics) dan perpindahan panas (heat transfer). Akan tetapi cakram rem ini tidak mungkin dianalisa secara manual dikarenakan cakram rem tersebut memiliki banyak node, bahkan hingga ribuan node. Cakram rem ini merupakan konstruksi yang sangat kompleks, sehingga dibutuhkan perangkat lunak pendukung penyelasaian metode elemen hingga yang melakukan simulasi distribusi sebaran suhu cakram rem untuk mempermudah analisa. Melalui pemanfaatan Open Source Software (OSS) yaitu penggunaan perangkat lunak Salome Meca 4.1.4 untuk penyelesaikan persoalan–persoalan numerik menggunakan pendekatan harga–harga yang tidak diketahui di setiap titik diskritnya. Dimulai dengan permodelan suatu objek, kemudian membaginya dalam bagian yang kecil. Namun secara keseluruhan masih mempunyai sifat yang sama dengan benda yang utuh sebelum pembagian.
Pemerintah Indonesia melalui Kementerian Riset dan Teknologi bersama Kementerian Komunikasi dan Informasi serta Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia meluncurkan program IGOS (Indonesia Go Open Source), yaitu program pemanfaatan Open Source Software (OSS), perangkat lunak dengan sistem operasi gratis. Sesuai dengan Tri Darma Perguruan Tinggi dan salah satu misi Universitas Sumatera Utara (USU) yaitu pengembangan dan menyebar luaskan pengetahuan ilmiah, teknologi, seni dan rancangan penerapannya untuk mendukung produktivitas dan daya saing masyarakat, maka USU dalam hal ini Fakultas Teknik akan menyebarluaskan pengetahuan tentang OSS kepada masyarakat dan instansi yang membutuhkannya dengan tujuan:
1. Mengurangi penggunaan perangkat lunak bajakan.
2. Membantu melaksanakan program Indonesia Go Open Source (IGOS). 3. Mendorong percepatan pengetahuan dan keterampilan menggunakan Open
Source Software (OSS) dalam mewujudkan kemandirian segenap lapisan
Open Source Software (OSS) mencirikan sistem operasi yang berbasis
Linux yang memiliki banyak distro, yang mana pada saat ini distro Linux yang paling populer adalah distro Ubuntu (http:\\www.ubuntu.com) yang memiliki banyak kesamaan dengan sistem operasi berbayar seperti pada tabel 1.1 di bawah:
Table 1.1 Contoh kesamaan OS berbayar dengan OSS
OS (Operating System) Berbayar OSS (Open Source Sofware)
Office Open office
Multimedia Multimedia FEA : MSC. NASTRAN ANSYS CATIA ABAQUS LSDYNA PROENGINEERING
Computationnal Dinamika Fluida DLL FEA : Salome Meca 4.1.4 Code_Aster Elmer v5.5 Calculix 1.8i Impac 0,75 Dynela Computationnal Dinamika fluida OpenFOAM v1.5 DLL CAD QCAD
Open Source Perangkat lunak (OSS) ini dapat diperoleh secara bebas dan
tanpa berbayar dengan mengunduhnya di internet, salah satu situs yang menyediakan program analisa elemen hingga ini adalah www.salome-platform.org yang mana di dalam situs resminya tersebut ada terdapat program Salome Meca 4.1.4 yang mampu melakukan analisis metode elemen hingga. Perangkat lunak Salome Meca 4.1.4 ini mempunyai kemampuan analisis seperti yang dilakukan dengan perangkat lunak ANSYS ataupun MSC NASTRAN yang biasa digunakan untuk proses penyelasaian persoalan–persoalan metode elemen hingga pada umumnya, dimana perangkat lunak tersebut berbayar dengan harga yang relatif mahal, sehingga tidak semua orang yang ingin menggunakannya mampu untuk membelinya.
1.2 Perumusan Masalah
Kerusakan dini cakram rem yang digunakan pada otomotif roda 4 (empat) jenis minibus sering diakibatkan tingginya suhu cakram rem yang terjadi saat pengereman berlangsung.
Untuk menjadikan umur komponen rem yang lebih panjang dibutuhkan tekanan yang seragam antara sepatu rem dengan cakram untuk menghindari konsentrasi suhu yang terjadi pada satu titik. Maka modifikasi bentuk merupakan jawaban tepat memperpanjang umur komponen rem. (Abdul Rahim Abu Bakar et.al. 2005)
Kasus Finite Element (FE) dalam penelitian ini adalah mengenai cakram rem, baik menggunakan Salome Meca 4.1.4 maupun menggunakan MSC. NASTRAN. Kajian ini difokuskan pada distribusi suhu saat pengereman. Namun, dalam penelitian ini tidak dilakukan secara eksperimental, melainkan menggunakan data sekunder yang dirujuk dari hasil peneliti terdahulu. Dengan data ini dilakukan simulasi distribusi suhu Cakram rem mobil yang telah diselesaikan dengan menggunakan Salome Meca 4.1.4 pada sistem operasi CAELinux 2009 distro Ubuntu 8.04 yang berbasis sumber terbuka dan hasilnya akan dibandingkan dengan menggunakan perangkat lunak komersial MSC. NASTRAN.
1. 3 Tujuan
Tujuan dilakukannya penulisan skripsi ini yaitu:
1. Untuk mengetahui sebaran suhu yang terjadi pada saat pengereman, baik cakram rem dengan ventilasi maupun cakram rem tanpa ventilasi.
2. Melakukan analisis antara hasil simulasi cakram rem menggunakan perangkat lunak Salome Meca 4.1.4 yang berlisensi sumber terbuka (www.salome-platform.org) dengan MSC NASTRAN.
sumber terbuka (www.salome-platform.org) sebagai perangkat lunak pendukung analisis elemen hingga yang mampu bersaing (reliable) dengan perangkat lunak komersial.
1.4 Manfaat
Adapun manfaat yang ingin dicapai dari penulisan skripsi ini adalah:
1. Dapat menggunakan perangkat lunak sistem operasi CAELINUX 2009 pada Distro Ubuntu 8.04 yang di dalamnya telah dimuat Salome Meca 4.1.4 yang berbasis Open Source.
2. Dapat melakukan simulasi distribusi suhu pada cakram rem pada mobil yang telah diselesaikan dengan menggunakan MSC. NASTRAN dan hasilnya akan dibandingkan dengan menggunakan Salome Meca 4.1.4 yang mana perangkat lunak Salome Meca 4.1.4 ini direkomendasikan sebagai perangkat lunak alternatif pendukung untuk menganalisa kasus metode elemen hingga yang berlisensi sumber terbuka (gratis) yang mampu bersaing (reliable) dengan perangkat lunak yang berbayar.
3. Mengurangi tingginya angka pembajakan perangkat lunak karena harga perangkat lunak komersial yang relatif mahal.
4. Membantu gerakan Pemerintah Indonesia melalui Departemen Riset dan Teknologi bersama Kementrian Komunikasi dan Informasi serta Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia yang meluncurkan program IGOS (Indonesia
Go Open Source), yaitu program pemanfaatan Open Source Software (OSS), yaitu perangkat lunak dengan sistem operasi gratis.
1.5 Sistematika Penulisan
Pembahasan dalam laporan tugas akhir ini dibagi dalam beberapa bab dengan sistematika sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Mendeskripsikan tentang tugas sarjana yang meliputi, pembahasan latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan.
Landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan pokok permasalahan serta metode pendekatan yang digunakan untuk menganalisa persoalan.
BAB 3 : METODOLOGI PENELITIAN
Berisikan penjelasan tentang perangkat lunak yang digunakan dalam simulasi, penjelasan analisis dalam simulasi yang akan dilakukan.
BAB 4 : HASIL DAN DISKUSI
Berikan mengenai simulasi, hasil dan diskusi. BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan akhir yang didapat dari Skripsi ini akan dicantumkan dalam bab ini sebagai hasil dari penelitian yang dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
