Post on 28-May-2022
Disusun oleh : Baskoro Artantyo
2106 100 050
Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Agus Sigit Pramono, DEA.
ANALISA PENGARUH LEDAKAN BAHAN PELEDAK BERKEKUATAN TINGGI PADA PELAT BAJA TIPE ROLLED HOMOGENEOUS ARMOUR
Latar Belakang
Definisi Bom Mobil : Bom mobil atau juga dikenal sebagai Vehicle Borne Improvised Explosive Device (VBIED), adalah sebuah perangkat peledak yang ditempatkan di dalam atau disekitar mobil atau kendaraan lain dan kemudian diledakkan. Hal ini bertujuan untuk membunuh pengemudi kendaraan, orang di dekat lokasi ledakan, atau kerusakan bangunan atau properti lainnya.
Sejumlah kasus lainnya adalah : – Pada tanggal 30 Juni 2007, Jeep Cherokee yang didalamnya
diisi tangki propana menabrak pintu masuk Bandar Udara Internasional Glasgow.
– Sebuah bom mobil yang berhasil digagalkan di Times Square, New York City pada tanggal 1 Mei 2010.
– Pada tanggal 11 Desember 2010, sebuah bom mobil meledak di pusat kota Stockholm di Swedia.
Kasus Bom Mobil
Karena melihat potensi bahaya ledakan bom pada mobil yang begitu besar, maka saat ini banyak mobil pejabat ataupun kendaraan militer yang dilengkapi dengan lapisan anti peluru dan bom (Armored Car).
Armored Cars
Latar Belakang
Rumusan masalah
Bagaimana memodelkan, mensimulasikan, serta
mendapatkan profil pressure hasil ledakan Pentolite
dengan massa 250 gr pada pelat dengan jarak 250, 400,
dan 500 mm antar permukaan pelat Mild Steel
dan pusat massa bahan peledak.
Bagaimana mengetahui dan mendapatkan besar
peak pressure serta grafik hubungan pressure-time dan displacement-time yang terukur dari gauge
tertentu yang timbul akibat ledakan Pentolite
dengan massa sekitar 250 gr pada Mild Steel dan
RHA.
Bagaimana mengetahui pengaruh jarak peledakan terhadap pressure, waktu timbulnya pressure, serta displacement yang tejadi pada pelat Mild steel dan
RHA dengan dimensi tebal x panjang x lebar yaitu 5 x
1200 x 1200 mm.
Memodelkan dan membandingkan efek ledakan berupa grafik pressure fungsi waktu serta grafik displacement fungsi waktu peledak pentolite terhadap pelat mild steel pada jarak 250 mm dengan penelitian yang telah ada dengan tujuan menciptakan model ledakan tanpa melakukan uji destruktif pada material baja RHA.
Tujuan
Menganalisa parameter hasil ledakan berupa pressure dan displacement yang dihasilkan oleh ledakan terhadap pelat mild steel dengan jarak 250, 400, dan 500 m untuk mengetahui pengaruhnya terhadap jarak ledak.
1. Ledakan terjadi di medium udara 2. Ledakan yang terjadi bersifat fully initiated (meledak secara sempurna
dan keseluruhan pada waktu yang sama, sehingga proses pembakaran atau deflagrasi diabaikan)
3. Percepatan gravitasi konstan ke arah sumbu-Z dengan besar 9,8 m/s2 4. Udara dimodelkan sebagai gas ideal 5. Referensi nilai dari properties udara berdasarkan kondisi tekanan
udara (P0) 1 atm dan temperatur 288 K (15oC). Nilai properties model diambil dari properties yang ada di library dari software yang digunakan kemudian dilakukan pengeditan sesuai dengan ketentuan
6. Material plat baja berupa Steel 1006 dan RHA steel dengan perubahan nilai kekuatan sesuai model eksperimen dan struktur mikro dari material diasumsikan homogen.
Batasan Masalah
1. Memberikan informasi mengenai desain bahan terkait pemilihan, ketebalan, dan struktur material sebagai informasi pendukung untuk rancangan struktur yang tahan terhadap beban ledak dari parameter hasil yang diperoleh melalui simulasi software.
2. Tugas akhir ini merupakan penelitian awal mengenai ledakan
dan pengaruhnya, sehingga hasil tugas akhir ini bisa dijadikan referensi dalam penelitian-penelitian selanjutnya dengan topik yang sama.
Manfaat
Ledakan adalah gangguan tekanan yang disebabkan oleh pelepasan energi dalam
waktu yang singkat
Tinjauan Pustaka
Meyers mengatakan bahwa energi yang dilepaskan dalam suatu ledakan sebenarnya
tidak terlalu besar, namun terdapat dua aspek unik pada ledakan
(1) rate atau laju energi yang dilepaskan amat sangat besar (extremely high)
(2) produk yang dihasilkan dalam suatu ledakan adalah gas dengan kondisi tekanan tinggi yang terekspansi dan menghasilkan tekanan kerja dalam jumlah yang besar
Penelitian Terdahulu
Stephen D. Boyd pada papernya berjudul “Acceleration of a Plate Subject to Explosive Blast Loading - Trial Results” tahun 2000
Pentolite 250 gr Dengan variasi jarak
250 -500 mm
Mild Steel 1200x1200x5 mm
Dari eksperimen peledakan tersebut didapatkan grafik overpressure fungsi waktu serta grafik displacement fungsi
waktu
Penelitian Terdahulu
Greg Black tahun 2006 melakukan penelitian dengan menyimulasikan secara 2D ledakan TNT menggunakan AUTODYN-2D
Tinjauan Pustaka
Concrete slab dengan panjang 8 feet dan tebal 8 inch
100 lb TNT yang diasumsikan memiliki dimensi segi empat
Grafik Overpressure
Beban setara 8g TNT
Lokasi Pengukuran
Grafik overpressure fungsi waktu hasil simulasi
Tinjauan Pustaka
G. E. Fairlie memodelkan jalan penyaluran ledakan setara 8 kg TNT
P. Raju Mantena dalam papernya tahun 2010, menggunakan autodyne 3D untuk menyimulasikan ledakan TNT panel komposit berlapis.
TNT sebesar 27,000 lbs diledakkan terhadap panel dengan jarak 184 feet, peledakan ini dilakukan di EDRC- Blast Load Simulator (BLS) facility di Vicksburg
Tinjauan Pustaka
E-glass/TYCOR
E-glass/Balsa
E-glass/PVC
Scaled Distance
scaled distance merupakan skala perbandingan antara
jarak dan berat bahan peledak yang merupakan skala linier yang bisa menggambarkan parameter hasil yang saling berhubungan dengan skala
faktor tertentu
Z : Scaled Distance (ft/lb1/3) R : Jarak struktur dari sumber ledakan (ft) W : Berat TNT-Ekuivalen bahan peledak (lb)
Struktur Gelombang Ledak
Po : Ambient Pressure Ps
+ : Positive Peak Overpressure (Fase positif dari gelombang ledak) Ps
- : Partial Vacuum (Fase negatif dari gelombang ledak) ta : Waktu awal terbentuknya gelombang ledak td
+ : Durasi fase positif gelombang ledak td
- : Durasi fase negatif gelombang ledak p(t) : Pressure-time history gelombang ledak
TIPE LEDAKAN KATEGORI
Unconfined explosions Free air burst
Air burst Surface burst
Confined explosions Fully vented
Partially confined Fully confined
Kategori Beban Ledak
Terjadi ketika sumber ledakan berada diatas
struktur. Gelombang ledak yang terbentuk berupa
spherical (bola).
terjadi ketika ledakan yang berada dalam suatu ruangan atau wadah
dengan satu atau lebih dari permukaan dalam ruangan
terbuka sehingga kondisi sama dengan kondisi atmosfer sekitar
terjadi ketika ledakan yang berada dalam suatu ruangan atau wadah terdapat permukaan yang mudah
pecah atau celah yang terbuka dengan sangat kecil
terjadi ketika ledakan terjadi pada ruangan atau wadah yang benar-benar
tertutup / tidak memiliki celah terhadap kondisi luar wadah
Verifikasi Hasil Simulasi
Pemodelan dan verifikasi model
Pembuatan Simulasi
Plotting Hasil Simulasi
Flowchart Umum
Analisas Hasil Simulasi
Tidak
Ya
Hasil sesuai?
Mulai
A
Kesimpulan
Selesai
A
Studi Literatur dan Pengumpulan data data yang dibutuhkan
Verifikasi Hasil Simulasi
Pemodelan dan verifikasi model
Pembuatan Simulasi
Plotting Hasil Simulasi
Analisas Hasil Simulasi
Studi Literatur dan Pengumpulan data data yang dibutuhkan
Mempelajari penelitian-penelitian terdahulu yang berkaitan dengan ledakan dari berbagai sumber
Flowchart Umum Mulai
Input material
Perancangan geometri
Meshing (Zoning)
Penentuan boundary condition
Simulasi relevan
Plotting parameter hasil Simulasi
Simulasi Ledakan 3D (Pentolite / TNT )
Selesai
tidak
ya
a.proses ledakan b.visualisasi kondisi permukaan pelat baja setelah
menerima beban ledak c.grafik pressure-time hasil simulasi Selain itu, proses ini
juga mencakup proses konversi hasil simulasi menjadi animasi berupa file gambar (format *.gif) atau file video (format *.*.avi) dalam cycle atau waktu tertentu.
Setelah didapatkan hasil simulasi yang benar dan sesuai, maka akan dilakukan pengolahan hasil simulasi yaitu berupa plotting grafik pressure-time hasil simulasi yang telah terekam. Grafik yang didapat kemudian diatur skalanya sehingga bisa dibandingkan dengan grafik hasil eksperimen.
Input material
Perancangan geometri
Meshing (Zoning)
Penentuan boundary condition
Pengaturan Proses Pengambilan Data
Mulai
Simulasi relevan
Simulasi Ledakan 3D (Pentolite / TNT )
Selesai
tidak
ya
Flowchart Pembuatan Simulasi
Input material
Perancangan geometri
Meshing (Zoning)
Penentuan boundary condition
Pengaturan Proses Pengambilan Data
Flowchart Pembuatan Simulasi
Analisa Hasil
Analisa Hasil
Analisa Hasil
Analisa Hasil
Analisa Hasil
Analisa Hasil
Profil Simulasi Ledakan Pentolite
Dengan Jarak 250 mm
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Peakpressure sebesar 4,9.104 KPa
Hasil Simulasi gauge 1 Hasil Simulasi gauge 2
Peakpressure sebesar 5,93.104 KPa
Dengan Jarak 250 mm
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Hasil Simulasi gauge 3
Dengan Jarak 250 mm
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Dengan Jarak 400 mm
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Hasil Simulasi gauge 1 Hasil Simulasi gauge 2
Peakpressure sebesar 1,5.104 KPa Peakpressure sebesar 3,4.104 kPa
Dengan Jarak 400 mm
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Hasil Simulasi gauge 3
Dengan Jarak 400 mm
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Dengan Jarak 500 mm
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Hasil Simulasi gauge 1 Hasil Simulasi gauge 2
Peakpressure sebesar 1,26.104 KPa Peakpressure sebesar 1,9.104 kPa
Dengan Jarak 500 mm
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Hasil Simulasi gauge 3
Dengan Jarak 500 mm
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik pressure fungsi waktu eksperimen
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik Pressure fungsi waktu pada jarak peledakan 250 mm (a) Gauge 1, (b) gauge2
(a) (b)
Grafik pressure fungsi waktu eksperimen
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik Pressure fungsi waktu pada jarak peledakan 400 mm (a) Gauge 1, (b) gauge2
(a) (b)
Grafik pressure fungsi waktu eksperimen
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik Pressure fungsi waktu pada jarak peledakan 500 mm (a) Gauge 1, (b) gauge2
(a) (b)
mm
MPa
Perbandingan besar Peak over pressure antara Gauge 1dan gauge 2 hasil simulasi
0
10
20
30
40
50
60
70
250 400 500
pressure gauge 1
pressure gauge 2
Grafik pressure fungsi waktu eksperimen
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik Pressure fungsi jarak peledakan
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 2 3
pressure gauge 1
pressure gauge 2
Perbandingan besar Peak over pressure antara Gauge 1dan gauge 2 eksperimen
MPa
mm
Grafik Pressure fungsi jarak peledakan
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
0
10
20
30
40
50
60
70
80
250 400 500
simulasi
eksperimen
Perbandingan nilai Peak Overpressure pada Gauge 1 antara eksperimen dengan hasil simulasi
jarak peledakan (mm) pressure gauge 1 simulasi pressure gauge 1 eksperimen 250 49 68,319 400 15,076 30,2 500 12,636 15
MPa
mm
Grafik Pressure fungsi jarak peledakan
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Perbandingan nilai Peak Overpressure pada Gauge 2 antara eksperimen dengan hasil simulasi
jarak peledakan (mm) pressure gauge 2 simulasi pressure gauge 2 eksperimen 250 59,3 74,025 400 34,146 62,2 500 19 32,97
MPa
mm 0
10
20
30
40
50
60
70
80
250 400 500
simulasi
eksperimen
Grafik Displacement fungsi waktu eksperimen
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik Displacement fungsi waktu eksperimen Dengan jarak peledakan 250 mm
Grafik Displacement fungsi waktu eksperimen
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik Displacement fungsi waktu eksperimen Dengan jarak peledakan 400 mm
Grafik Displacement fungsi waktu eksperimen
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik Displacement fungsi waktu eksperimen Dengan jarak peledakan 500 mm
Grafik Displacement fungsi waktu simulasi
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik Displacement fungsi waktu simulasi Dengan jarak peledakan 250 mm
Grafik Displacement fungsi waktu simulasi
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik Displacement fungsi waktu simulasi Dengan jarak peledakan 400 mm
Grafik Displacement fungsi waktu eksperimen
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik Displacement fungsi waktu simulasi Dengan jarak peledakan 500 mm
0
5
10
15
20
25
30
35
40
250 400 500
eksperimen
simulasi
Grafik Displacement fungsi jarak peledakan
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Perbandingan besar displacement yang terjadi pada gauge 3 Antara eksperimen dengan simulasi
jarak peledakan (mm) Eksperimen (mm) Simulasi (mm) 250 34,246 30 400 35,31 16,455 500 32,79 15,6
Grafik Pressure fungsi waktu simulasi
Ledakan Pada Pelat RHA
Grafik Pressure fungsi waktu Gauge 1 hasil simulasi
Grafik Pressure fungsi waktu simulasi
Ledakan Pada Pelat RHA
Grafik Pressure fungsi waktu Gauge 2 hasil simulasi
Pressure yang terlihat pada pelat
Ledakan Pada Pelat RHA
Grafik Pressure fungsi waktu Gauge 2 hasil simulasi
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Pressure gauge 1 (Mpa) Pressure gauge 2 (Mpa)
rha simulasi
mild simulasi
mild eksperimen
Grafik Perbandingan Peakpressure
Ledakan Pada Pelat Mild Steel
Grafik Perbandingan Nilai Peak pressure peledakan pada pelat RHA hasil simulasi, Mild Steel hasil simulasi, dengan Mild Steel eksperimen pada jarak 250 mm
jarak peledakan (mm) Pressure gauge 1 (Mpa) Pressure gauge 2 (Mpa) rha simulasi 12 54,486 mild simulasi 49 59,3
mild eksperimen 68,319 74,025
Grafik Displacement fungsi waktu simulasi
Ledakan Pada Pelat RHA
Grafik displacement fungsi waktu peledakan pelat RHA dengan jarak peledakan 250 mm
Grafik Displacement fungsi waktu simulasi
Ledakan Pada Pelat RHA
Setelah mengalami ledakan pentolite dengan massa 250 gr, pelat baja RHA tidak mengalami deformasi plastis sedikitpun.
Kesimpulan
Perbandingan besar peakpressure hasil ledakan Pada Gauge 1 : Jarak 250 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,717 Jarak 400 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,499 Jarak 500 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,842 Pada Gauge 2 : Jarak 250 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,801 Jarak 400 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,549 Jarak 500 mm = eksperimen : simulasi = 1 : 0,576
Kesimpulan
Secara keseluruhan, pressure hasil eksperimen memiliki nilai yang lebih tinggi daripada pressure hasil simulasi
Pada pelat baja RHA hanya terjadi deformasi elastis, karena nilai yield strength material jauh lebih besar
daripada tekanan yang diterima pelat.
Kesimpulan
Pada pelat Mild Steel hasi eksperimen mengalami displacement sebesar 34,246 mm
Pada pelat RHA hasi simulasi mengalami displacement sebesar 15,8 mm
Jarak bom 250 mm
Pada pelat Mild Steel hasi simulasi mengalami displacement sebesar 30 mm