BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. mendorong pengembangan yang sukses, dan suatu desain didasarkan kepada

Transkripsi

1 BAB TIJAUA PUSTAKA.. Pendahlan Disain prodk merpakan proses pengembangan konsep aal ntk mencapai permintaan dan kebthan dari konsmen. Sat desain prodk ang baik dapat mendorong pengembangan ang skses, dan sat desain didasarkan kepada kelebihan prodk, kepraktisan dari perakitan, ongkos pabrikasi, pemasaran dan faktor kombinasi apakah desain prodk tersebt memenhi persaratan ang dibthkan pelanggan. Ada beberapa pendekatan dasar dari proses disain: ntk memperkecil pemakaian material; ntk mendar lang; karena tidak sesai; karena remanfactring; alasan memperkecil bahan dengan resiko tinggi; efisiensi ang tinggi; dan ntk mencapai reglasi standart. Sat disain ang efektif terdiri dari tiga nsr-nsr [], ait:. Maskan dokmen ntk disain ang akhir terdiri dari dokmen seperti spesifikasi prodk ang akan didesain Prodct Design Spesification / PDS, mt ata Qalit Fnction Deploment QFD dan analisa teknik seperti lisis teknis seperti Finite Element Analsis FEA dan Comptational Flid Dnamics CFD, Failre Models dan Effect Analsis FMEA, mt perencanaan, analisa ketahanan termask, hasil dari kecakapan mengji, pekerjaan menggambar perakitan dan detil, dan spesifikasi prodk, dan berharga proeksi. Dokmentasi ini dapat sangat besar dan bkanlah sema Uniersitas Smatera Utara

2 tercakp di disain ang akhir. Unsr-Unsr ang penting telah ditinja sebelmna dan mereka akan bersertifikat di disain ang akhir. Maskan ang penting ang lain bagi perteman adalah pemilihan dari orangorang siapa ang akan tinjaan lang. Mereka hars diberi hak ntk membat keptsan tentang disain dan mempnai tanggng jaab dan kemampan ntk mengambil tindakan korektif.. Sat perteman ang efektif memproses perteman disain secara formal terssn dengan agenda. Disain ang akhir lebih dari sat adit berlaanan dengan tinjaan lang ang lebih aal, ang lebih mltifngsional memecahkan masalah sesi.. Sat keptsan ang sesai dari disain ang akhir adalah sat keptsan seperti pada prodk adalah siap ntk dilepaskan keprodksi departemen. Kadang-kadang keptsan ntk berproses adalah bersifat sementara, dengan beberapa is ang terbka ang perl ntk dipecahkan, penilaian perbahan dapat dibat sebelm pelncran prodk. Proses generasi konsep dimlai dengan spesifikasi target dan kebthan pelanggan sehingga konsep prodk tersebt menghasilkan sat pemilihan akhir ang baik.. Tentang Polimer Polimer terssn atas perlangan monomer menggnakan ikatan kimia tertent. Ukran polimer, dinatakan dalam massa massa rata-rata kran molekl dan jmlah rata-rata kran molekl dan tingkat polimerisasi, sangat mempengarhi Uniersitas Smatera Utara

3 sifatna, seperti sh cair dan iskositasna terhadap kran molekl misal seri hidrokarbon. Untk aplikasi ang lebih las, polimer dapat dibedakan antara polimer termoplastik, polimer termoset dan polimer elastomer. Beberapa contoh polimer termoplastik antara lain adalah PTFE teflon, Polethlene Terephthalate soda bottles, High-Densit Polethlene Dish Soap Bottles, Milk Jgs, Polinl Chloride Plmbing, Shampoo Bottles, Lo-Densit Polethlene Film, Stretch Wrap, Polproplene Pediatric Containers, Polstrenes Plastic Plates, Strofoam dan Composite Milk Cartons. Sementara it, beberapa polimer termoset antara lain adalah Phenolic Cookare, Knobs, dan Handles, Urea-Formaldehde Bottle Caps, Electrical Fittings, Epoies Srface Coatings, Composites dan SBR Rbbers ban. Sedangkan polimer elastomer dapat berpa termoset membthkan lkanisasi mapn berpa termoplastik. Beberapa contoh polimer elastomer antara lain adalah karet tak satrasi nsatrated seperti karet alam, polisoprene, polbtadine, mapn karet chloroprene.. Metode Elemen Hingga Metode elemen hingga adalah metode nmerik ang dignakan ntk menelesaikan permasalahan teknik dan problem matematis dari sat gejala fisik. Tipe masalah teknis dan matematis phisis ang dapat diselesaikan dengan metode elemen hingga terbagi dalam da kelompok, ait kelompok analisa strktr dan kelompok masalah-masalah non strktr. Tipe-tipe permasalahan strktr melipti : Uniersitas Smatera Utara

4 . Analisa tegangan/stress, melipti analisa Trss dan Frame serta masalahmasalah ang berhbngan dengan tegangan-tegangan ang terkonsentrasi.. Bckling. Analisa getaran Masalah non strktr ang dapat diselesaikan dengan menggnakan metode ini melipti:. Perpindahan panas dan massa. Mekanika flida, termask aliran flida leat media pors. Distribsi dari potensial listrik dan potensial magnet Dalam persoalan-persoalan ang menangkt geometri ang rmit, seperti persoalan pembebanan terhadap strktr ang kompleks, pada mmna slit dipecahkan melali matematis analisis. Hal ini disebabkan karena matematis analisis memerlkan besaran ata harga ang hars diketahi pada setiap titik pada strktr ang dikaji. Penelesaian analisis dari sat persamaan diferensial sat geometri ang kompleks, pembebanan ang rmit, tidak mdah diperoleh. Formlasi dari metode elemen hingga dapat dignakan ntk mengatasi permasalahan ini. Metode ini akan menggnakan pendekatan terhadap-harga-harga ang tidak diketahi pada setiap titik secara diskrit. Dimlai dengan permodelan dari sat benda dengan membagi dalam bagian ang kecil ang secara keselrhan masih mempnai sifat ang sama dengan benda ang th sebelm pembagian... Langkah Langkah Metode Elemen Hingga Uniersitas Smatera Utara

5 Secara mm langkah-langkah ang dilakkan dalam menggnakan Metode Elemen Hingga dirmskan sebagai berikt:. Pemilihan tipe elemen dan diskritisasi. Amatilah benda ata strktr ang akan dianalisa, apakah sat dimensi contoh batang panjang, da dimensi plate datar ata tiga dimensi seperti balok. Macam dan tipe elemen dasar ang dignakan dapat dilihat pada gambar.. Uniersitas Smatera Utara

6 Gambar. Bentk-bentk elemen dasar. [7] a : elemen garis dimensi b : Elemen segitiga dan segiempat dimensi c : Elemen tetrahedra dan balok dimensi d : Elemen segitiga aismetri Banakna potongan ang dibentk bergantng pada geometri dari benda Uniersitas Smatera Utara

7 ang akan dianalisa, sedangkan bentk elemen ang diambil bergantng pada dimensina. Connecting rod merpakan bagnan solid tiga dimensi, maka kita dapat meninja tiap elemenna. Seperti ang terlihat pada gambar., dapat dimisalkan bentk tiap elemena berbentk tetrahedra. Gambar. Elemen Tetrahedral.[7] Gambar., merpakan elemen tetrahedral dengan dimensi, ang memiliki node ntk elemen.. Pemilihan Fngsi Displacement Dengan memperhatikan rtan penomoran, dimana nomor ang terakhir ditentkan lebih dahl. omor-nomor lainna ditentkan searah dengan kebalikan jarm jam. Displacement {q} Uniersitas Smatera Utara

8 {q}... Fngsi displacement {q},, hars merpakan fngsi linier karena hana ada da node ang membatasi sebah rsk elemen. Masing-masing fngsi displacement tersebt adalah,, a a a a,, a 5 a 6 a 7 a 8,, a 9 a a a. dengan sarat batas : pada,,, pada,,, }] [{ 6 dan setersna dihasilkan: }] [{ 6. Uniersitas Smatera Utara

9 }] [{ 6 Dimana 6 dihitng dari harga determinan berikt ini. 6. V menatakan olme dari elemen tetrahedra. Koefisien i, i, i, i, i,,, dalam persamaan., diberikan sebagai berikt: Uniersitas Smatera Utara

10 .5 Fngsi displacement dalam kaitanna dengan fngsi bentk ditlis sehingga persamaan.5, dapat disederhanakan menjadi: Uniersitas Smatera Utara

11 .6 Dimana, Menentkan Strain-Displacement dan Hbngan Stress/Strain Uniersitas Smatera Utara

12 Strain dari elemen ntk kass stress tiga dimensi diberikan dalam persamaan berikt ini: { } ε ε ε ε.8 Dikalikan dengan matriks [B], strain dinatakan sebagai: { } [ ]{ } q B ε.9 Dimana [ ] B B B B B. Sb matriks B adalah: Uniersitas Smatera Utara

13 B,,,,,,,,,. Catatan:. Indeks hrf dibelakang koma menatakan differensial dari terhadap.. Untk sb matrik lain B, B, B tinggal mengganti indeks pada persamaan. bertrt-trt dengan, dan. Dengan memaskkan harga i dari persamaan. i,,, ke persamaan. diperoleh sb matrik :. B 6 Demikian pla ntk sb matriks B, B, B Maka hbngan stress-strain diberikan melai persamaan {σ} [c] {ε}.. Kelebihan dan Kekrangan Dalam Penggnaan Elemen Hingga Uniersitas Smatera Utara

14 Beberapa kelebihan dalam penggnaan metode ini adalah :. Benda dengan bentk ang tidak teratr dapat dengan mdah dianalisa. Tidak terdapat keslitan dalam menganalisa beban pada sat strktr. Permodelan dari sat benda dengan komposisi materi ang berlainan dapat dilakkan karena tinjaan ang dilakkan secara indiid ntk setiap elemen.. Dapat menangani berbagai macam sarat batas dalam jmlah ang tak terbatas 5. Variasi dalam kran elemen memngkinkan ntk memperoleh detail analisa ang diinginkan. 6. Dapat memecahkan masalah-masalah dinamik time dependent Kekrangan ang terdapat dalam penggnaan metode ini adalah diperlkanna kompter sebagai alat hitng ang lebih cepat dan akrat... MSC/ASTRA.5 Metode Elemen Hingga MEH ang dignakan ntk menganalisa strktr diselesaikan dengan bantan ASTRA, sat paket program ang dikembangkan di Amerika Serikat oleh ational Aeronatics and Space Administration ASA. Perangkat Schendler Corporation. Perengkat lnak ini adalah program analisa elemen hingga ntk analisa tegangan stress, getaran ibration, dan perpindahan panas heat transfer dari strktr dan komponen mekanika. Dengan MSC/ASTRA, kita dapat mengimpor geometri CAD Compter Aided Design atapn dengan membat geometri sendiri dengan MSC/ASTRA. Uniersitas Smatera Utara

15 Tidak ada masalah dimana kita membat geometr, kita dapat memakai ntk membat model elemen hingga ang lengkap. Mesh, dapat dibat dengan banak metode : secara manal sampai atomatik. Pemakaian material dan penentan sifat material dapat dibat ata dipilih dari MSC/ASTRA s libraries. Demikian jga banak tpe kondisi batas dan kondisi pembebanan dapat diterapkan kerancangan. Analisa tegangan dengan metode elemen hingga dapat memecahkan beberapa kass banak menggnakan pendekatan prosedr da dimensi. Prosedr da dimensi. dignakan karena praktis, lebih mendekati, dan modelna lebih sederhana. Pada kass ang sebenarna analisa tiga dimensi ang banak dignakan karena analisa tegangan tiga dimensi dengan metode elemen hingga mendekati masalah ang sebenarna. Kajian nmerik ang mm dignakan dilakkan dengan da cara ait dengan beda hingga dan elemen hingga. Beda hingga finite difference dilakkan dengan mendiskretisasi persamaan differensial. Metode ini memiliki kelemahan tama ait sarat-sarat batasna sangat ssah dipenhi. Dan kelemahan ang lain adalah akrasi hasil perhitngan ang relatif rendah. Kajian elemen hingga adalah analisis pendekatan ang berasmsi peralihan ata asmsi tegangan ata berdasarkan kombinasi kedana pada setiap elemenna. Mesh dapat dibat dengan berbagai metode ait Generate Beteen, Generate Region, On Geometr, Bondar Mesh, dan Transition. Material dan sifat material dapat dibat ata dipilih dari MSC/ASTRA libraries. MSC/ASTRA jga dapat menampilkan secara grafik setiap langkah proses modelling dan masih banak lagi kengglan dan kemdahan ang disediakanna. Uniersitas Smatera Utara