Drop Test Analysis Menggunakan SolidWorks 2012

DROP TEST ANALYSIS

PRE-PROCESSING

Drop Test Analysis adalah model analisis struktur part untuk mengetahui batas kemampuan part dengan material tertentu.

Ø  Buka file gambar yang telah dibuat dengan nama “DT1”. kemudian pilih tab “Simulation-Study Advisor-New Study “

Ø  Isi study name “24412266” lalu pilih “Drop Test” untuk tipe analysis. Setelah itu OK

Ø  Kemudian pilih jenis material yang akan digunakan dengan cara klik kanan pada DT 1-Apply/Edit Material, pilih 1023 Carbon Steel Sheet (SS) (untuk model type pilih Linier Elastic Isotropic dan Units SI) lalu OK/Apply.

Ø  Setelah itu, kilik kanan pada Setup dan pilih Define/Edit untuk memasukkan parameter ukuran, bidang dan arah yang diperlukan.

Ø  Pilih Velocity at Impact pada kolom Specify. Di kolom Velocity at Impact pilih permukaan yang akan menjadi titik tumpu utama ketika benda kerja dijatuhkan (pilih yang bagian bawah /Top Plane) dan isikan Kecepatannya/Velocity Magnitude 23 m/sec. Di kolom Gravity pilih bidang bagian atas/Face <1> dan pastikan arah gravitasi searah dengan arah Veloicty. Lalu klik OK.

Ø  Selanjutnya klik kanan pada “Mesh” lalu pilih Create Mesh, setelah itu pilih OK

Ø  Setelah itu, klik kanan “Result Option” pilih Define/Edit. Dan pada kolom Solution Time After Impact masukkan 50 microsecon. Kemudian klik OK.

SOLVER-SOLUTION.

Ø  Setelah semua arah drop test dan tumpuan benda saat dijatuhkan ditentukan, langkah selanjutnya solver. Klik  “Run”  Tunggu hingga selesai proses.

       Proses ini merupakan langkah perhitungan analisis dari subject dengan cara perhitungan elemet per elemet pada meshing system. Langkah perhitungan yang dilakukan secara otomatis  oleh computer dengan menggunakan model matematika lanjut (Hukum Hoke, Rumus Diferensial/Laplace serta Rumus Matriks). 

Pada sebuah benda yang mengalami tumbukan juga akan mengalami impuls dan momentum yang dirumuskan sebagai berikut :

P = m . v

Dimana :                       m = massa benda (kg)

                                       v  = kecepatan benda (m/s)

                                       p  = momentum benda (kg.m/s)

                                       F = m . a    dan       

Jika kedua persamaan di atas disubstitusikan akan diperoleh persamaan :

F . ∆t dinamakan impuls, dan mv₂ – mv₁ adalah perubahan momentum (momentum akhir – momentum awal). Dengan demikian diperoleh hubungan impuls dan momentum sebagai berikut :

Dimana :                       I   = impuls (N.s)

                                       F  = gaya (N)

                                       ∆t = selang waktu (s)

                                       ∆p = perubahan momentum (kg.m/s)

POST-PROCESSING.

Ø  Setelah proses solving selesai hasil analysis dapat langsung dilihat. Ada 3 hasil analysis yang dapat ditampilkan dengan memilih  pada “Model Tree” yaitu :

Stress Result

Displacement Result                                  

Straint Result 

Ø  Hasil Drop Test Analysis Von Misses Stress

Dari hasil analisis dapat diketahui besar tegangan maksimum yang didapatkan adalah sebesar 5,380,507,136.0 N/m² dengan posisi daerah bagian bawah benda karena mendapatkan benturan langsung. Hal ini disebabkan dari arah gaya yang diberikan, dan ditambah dengan kecepatan yang diberikan yaitu sebesar 23 m/s. Serta bentuk bagian ujung benda dengan diameter yang lebih kecil.   

Ø  Hasil Drop Test Analysis Displacement

Dari hasil analisis dapat diketahui besar displacement maksimum yang didapatkan adalah sebesar 0.319457 mm dengan posisi displacement maksimum terdapat pada permukaan yang terdapat pada bagian atas batang. Hal ini disebabkan pada bagian ujung tidak langsung mengenai daerah tumbukan namun dampak tumbukan mengakibatkan displacement pada bagian tersebut. Gaya pada bagian bawah benda merambat sampai pada ujung atas benda. 

Ø  Hasil Drop Test Analysis Strain

Dari hasil analisis dapat diketahui besar strain maksimum yang didapatkan adalah sebesar 0.0197085 mm dengan posisi strain maksimum terdapat pada titik bagian atas. Terjadi patahan di bagian atas akibat dampak tolakan benda menumbuk sesuatu.

Ø  Faktor Keamanan

Perhitungan faktor keamanan   (𝜂) =

Dimana :

Sy =     Yield Strenght. Untuk material Aluminium Alloys 1060 Alloy Yield strenght

            diketahui sebesar 282685049.0 N/m²

σe   =   Tegangan Von Mises maksimum. Pada analisa tegangan Von Mises stress   diketahui sebesar 5380507136.0 N/m²

Maka :             (𝜂)   = Sy/oe  = 282685490.0 N/m2 / 5380507136.0 N/m2  =   0.05

Nilai safety factor yang didapat dari hasil perhitungan sangat kecil hanya 0.05 , hal ini menandakan bahwa batang dengan bentuk desain seperti gambar di atas dengan material 1023 Carbon Steel Sheet (SS) tidak akan tahan dengan tumbukan akibat jatuh dengan kecepatan 23 m/s hal ini ditandai juga dengan adanya patahan pada bagian ujung atas benda karena dampak tumbukan. Tegangan von mises maksimum yang didapat batang setelah menumbuk dengan kecepatan 23 m/s jauh lebih besar dibandingkan Yield Stress 1023 Carbon Steel Sheet (SS).