Laporan Cae Bab2

8/12/2019 Laporan Cae Bab2

http://slidepdf.com/reader/full/laporan-cae-bab2 1/27

3



4

BAB II

LANDASAN TEORI

1.1 Teori

Pro/ENGINEER adalah sebuah perangkat lunak desain yang dikeluarkan

oleh Parametric Technology Corporation yang berbasis gambar 3 dimensi

(memiliki massa, volume dan pusat gravitasi).

Pro/ENGINEER merupakan pelopor perangkat lunak desain 3 dimensiyang memakai sistem parametrik. Artinya desain komponen terbentuk dari

berbagai fitur dan referensi dan bentuk hubungan antar fitur tersebut. Untuk

komponen akhir yang sama jika cara pemberian dimensi dan hubungan antar fitur

berbeda maka akan menghasilkan bentuk komponen yang berbeda ketika suatu

dimensi diubah.

Pada kesempatan kali ini , mahasiswa di bekali cara menggunakan fitur –

fitur pada Pro/Eng dalam membuat part ke bentuk 3D

Gambar 3 dimensi bisa langsung digunakan untuk aplikasi perangkat

lunak CAE (Computer Aided Engineering) dan CAM (Computer Aided

Manufacturing). Dengan aplikasi CAE maka bisa dilihat perilaku suatu komponen

ketika mendapat gaya, pembebanan, perlakuan panas, dll. Dengan CAM bisa

dilihat gerakan pahat yang harus dilakukan untuk membentuk komponen tersebut

pada mesin produksi. Selanjutnya lintasan pahat tersebut bisa digunakan untuk

membuat kode G dan kode M yang dipakai pada mesin CNC. Dengan

kemampuan seperti itu maka Pro/ENGINEER banyak dipakai oleh perusahaan

rekayasa dan manufaktur.

Sistem pemodelan parametrik (parametric modeling system) adalah sistem

pemodelan berbasis fitur (feature-based modeler). Dalam lingkungan parametric

modeling, komponen tersusun dari gabungan fitur-fitur.



2

2.2 Mechanica

Mechanica Mekanika(Bahasa Latin mechanicus, dari Bahasa Yunani mechanikos,

"seseorang yang ahli di bidang mesin") adalah jenis ilmu khusus yang mempelajari

fungsi dan pelaksanaan mesin, alat atau benda yang seperti mesin.mekanika

merupakan bagian yang sangat penting dalam ilmu fisika terutama untuk ahli

saints dan ahli teknik. Mekanika ( Mechanics) juga berarti ilmu pengetahuan

yang mempelajari gerakan suatu benda serta efek gaya dalam gerakan itu Hal dasar

yang harus kita ketahui tentang dunia mekanika adalah mengenai sifat- sifat

komponen mekanika,sifat mekanik adalah salah satu sifat yang terpenting, karena

sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan (seperti komponen yang

terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima beban/gaya/energi tanpa

menimbulkan kerusakan pada bahan/komponen tersebut. Seringkali bila suatu

bahan mempunya sifat mekanik yang baik tetapi kurang baik pada sifat yang

lain, maka diambil langkah untuk mengatasi kekurangan tersebut dengan

berbagai cara yang diperlukan.

Misalkan saja baja yang sering digunakan sebagai bahan dasar

pemilihan bahan. Baja mempunyai sifat mekanik yang cukup baik, dimana bajamemenuhi syarat untuk suatu pemakaian tetapi mempunyai sifat tahan terhadap

korosi yang kurang baik. Untuk mengatasi hal itu seringkali dilakukan sifat yang

kurang tahan terhadap korosi tersebut diperbaiki dengan cara pengecatan atau

galvanising, dan cara lainnya. Jadi tidak harus mencari bahan lain seperti selain

kuat juga harus tahan korosi, tetapi cukup mencari bahan yang syarat pada

sifat mekaniknya sudah terpenuhi namun sifat kimianya kurang terpenuhi.

Berikut adalah beberapa sifat mekanik yang penting untuk diketahui :

Kekuatan (Strength), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan

tanpa menyebabkan bahan menjadi patah. Kekuatan ini ada beberapa macam,

tergantung pada jenis beban yang bekerja atau mengenainya. Contoh kekuatan

tarik, kekuatan geser, kekuatan tekan, kekuatan torsi, dan kekuatan lengkung.

.



3

Kekenyalan ( Elasticity), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima

tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen

setelah tegangan dihilangkan. Bila suatu benda mengalami tegangan maka akan

terjadi perubahan bentuk. Apabila tegangan yang bekerja besarnya tidak melewati

batas tertentu maka perubahan bentuk yang terjadi hanya bersifat sementara,

perubahan bentuk tersebut akan hilang bersama dengan hilangnya tegangan yang

diberikan. Akan tetapi apabila tegangan yang bekerja telah melewati batas

kemampuannya, maka sebagian dari perubahan bentuk tersebut akan tetap ada

walaupun tegangan yang diberikan telah dihilangkan.

Kekenyalan juga menyatakan seberapa banyak perubahan bentuk elastis yang

dapat terjadi sebelum perubahan bentuk yang permanen mulai terjadi, atau

dapat dikatakan dengan kata lain adalah kekenyalan menyatakan kemampuan

bahan untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah menerima bebang yang

menimbulkan deformasi.

Kekakuan (Stiffness), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima

tegangan/beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi)

atau defleksi. Dalam beberapa hal kekakuan ini lebih penting daripada kekuatan.

Plastisitas ( Plasticity) menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah

deformasi plastik (permanen) tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Sifat ini

sangat diperlukan bagi bahan yang akan diproses dengan berbagai macam

pembentukan seperti forging, rolling, extruding dan lain sebagainya. Sifat ini juga

sering disebut sebagai keuletan (ductility). Bahan yang mampu mengalami

deformasi plastik cukup besar dikatakan sebagai bahan yang memiliki keuletan

tinggi, bahan yang ulet (ductile). Sebaliknya bahan yang tidak menunjukkan

terjadinya deformasi plastik dikatakan sebagai bahan yang mempunyai keuletan

rendah atau getas (brittle).

Ketangguhan (Toughness), menyatakan kemampuan bahan untuk menyerap

sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Juga dapat dikatakan

sebagai ukuran banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu benda



4

Kelelahan ( Fatigue), merupakan kecendrungan dari logam untuk patah bila

menerima tegangan berulang – ulang (cyclic stress) yang besarnya masih jauh

dibawah batas kekuatan elastiknya. Sebagian besar dari kerusakan yang terjadi

pada komponen mesin disebabkan oleh kelelahan ini. Karenanya kelelahan

merupakan sifat yang sangat penting, tetapi sifat ini juga sulit diukur karena sangat

banyak faktor yang mempengaruhinya.

atau bahasa lainnya merambat atau merangkak, merupakan kecenderungan suatu

logam untuk mengalami deformasi plastik yang besarnya berubah sesuai dengan

fungsi waktu, pada saat bahan atau komponen tersebut tadi menerima beban

yang besarnya relatif tetap.

1.3 Menu Mechanica

Untuk mengaktifkan menu Mechanica Structure adalah:

1. Dengan meng-klik Application > Mechanica

2. Konfirmasi sistem satuan anda dan klik Continue



5

3. Pilih Structure dari menu Mechanica

Menentukan properti material

1. Klik Materials



6

2. Tambahkan Steel pada daftar material dengan memilih STEEL dalam

material di Library dan klik kiri >>>

3. Assign STEEL sebagai material dengan meng-klik Assign > Part

Pilih nama_file.prt dan pilih OK



7

4. Tutup kotak dialog Materials

Mendefinisikan beban (bearing)

1. Loads > New > Bearing

2. Beri nama Load Set misal beban_bearing

3. Biarkan pilihan default gaya Component. Edit komponen misal x 889

4. Preview hasilnya. Sistem menyajikan distribusi beban.

Menjalankan Analisis

Setelah semua langkah terpenuhi seperti mengatur geometri, material, beban

dan elemen. Kita bisa mencari distribusi tegangan dan tegangan maksimum.

Untuk itu kita akan membuat analisis statis dan menjalankannya.

Langkah 1. Mendefinisikan analisis statis struktur untuk menentukan tegangan

dan regangan yang disebabkan oleh beban yang bekerja.

1. Klik Analisys/Studies

2. Buat analisis statis baru dengan meng-klik File > New Static

3. Beri nama analisis

4. Klik Konstrain dan Loadset yang sedang digunakan



8

5. Pada tab Convergence, pastikan bahwa konvergen diset pad Single-Pass

6. Pada tab Output, set plotting grid output pada 7

7. Klik OK untuk menutup kotak dialog Static Analisys Definition



9

Langkah 2. Jalankan Analisis Yang Sudah Didefinisikan

1. Klik Info > Status untuk menampilkan window ringkasan proses analisis.

2. Gulung ke bawah report untuk melihat kemajuannya.

3. Review dan catat polynomial order (Maximum edge order) nilai kedua.

4. Review dan catat error estimate.

5. Periksa nilai beban total (Resultant Load on Modal) dalam arah X, Y dan Z.

6. Review nilai-nilai ...?

7. Review memori dan penggunaan disk.

8. Klik Close untuk keluar dari window ringkasan.

9. Klik Close untuk keluar dari kotak dialog analysis dan studies.



10

BAB III

ANALISA PRAKTIKUM

Dalam analisis kekuatan material diperlukan latihan untuk benar-benar paham

serta lebih jelas untuk mendalami teori-teori yang ada. Maka latihan-latihan

praktikum tersebut adalah sebagai berikut:

3.1 Validasi rancangan dengan menggunakan Mechanica

Latihan 1. Membuat part braket

1. Mulai Pro/Engineer Wildfire > Atur direktori kerja > Klik tools >

Environtment dan uncek Spin Center

2. Klik File > New > Part dan beri nama braket

3. Edit satuan dengan memilih Edit > Setup > Units Pilih mmNs dan OK

4. Klik Insert > Extrude

5. Klik Create a Section pada dashboard untuk membuat skets

6. Pilih bidang datum Front sebagai bidang skets dan bidang datum

TOP sebagai bidang referensi atas. Klik Sketch.

7. Biarkan references default

8. Ketika selesai skets, ketik 2.5 untuk kedalaman extrution.

9. Klik Insert > Round untuk membuat radius pada part.

10. Gunakan menu Extrude untuk membuat lubang diameter 12.5



11

Latihan 2. Menambahkan Properti Materi al.

1. Aktifkan Mechanica Structure dengan meng-klik Application >

Mechanica

2. Konfirmasi sistem satuan dan klik Continue

3. Pilih Structure dari menu Mechanica

4. Klik Materials

5. Tambahkan Steel pada daftar material dengan memilih STEEL dalam

material di Library dan klik kiri >>>

6. Assign STEEL sebagai material dengan meng-klik Assign > Part Pilih

nama_file.prt dan pilih OK

Tutup kotak dialog Materials



12



13

Latihan 3. Mendif in isikan konstrain

1. Buat konstrain tepi dengan meng-klik Constraints > New > Edge/Curve

# Buat Constraint Set baru dengan nama las. Pilih tepi atas depan dengan klik

kiri dan tepi bawah depan braket sebagai kurva referensi dengan menekan CTRL

+ klik kiri. Matikan semua dof.

Latihan 4. Mendif in isikan Beban

1. Buat beban bearing dengan klik Loads > New > Bearing

2. Beri nama Load Set dengan beban _bearing

3.

Pilih tepi bawah depan dari lubang atas sebagai lubang bearing 4. Biarkan pilihan default gaya Component. Edit komponen x pada 889 dan

y pada -44.5 dan z pada 0

5. Preview hasilnya

6. Buat beban bearing lain pada tepi bawah depan dan lubang bawah dengan

menggunakan prosedur yang sama. Nama Load Set : beban_bearing Biarkan

pilihan default gaya pada Component. Edit komponen x dengan -889, y dengan

44.5 dan z dengan 0.

Latihan 5.I dealisasi Model

1. Buat permukaan shell dengan klik Idealization > Shell > Mid-Surfaces

2. Klik New. Pilih permukaan depan dengan klik kiri dan belakang

permukaan model dengan menekan CTRL + klik kiri. Mechanica membuat

pasangan tersebut bewarna merah dan kuning.

3. Uji kompresi mid-surface dengan klik Compress > Shell Only > Show

Compress

4. Sistem menyajikan geometri mid-plane dalam warna kuning

5. Klik AutoGem (Autometic Geometry Element Mesh) untuk memulai

pembuatan elemen shell.

6. Pastikan bahwa Use Pairs aktif



14

7. Klik Create untuk secara otomatis membuat elemen shell.

8. Simpan mesh

Latihan 6. Menjalankan Analisis

Setelah mengatur geometri, material, beban dan elemen braket, kita ingin

mencari distribusi tegangan dan tegangan maksimum. Untuk itu kita tinggal

membuat analisis statis dan menjalankannya.

Latihan 7. Menampil kan Hasil Gambar

Setelah menjalankan analisa statis untuk melihat berbagai hasil eksekusi

Mechanica, harus dibuat sebuah window hasil.

Akan dibuat plot fringe tegangan Von Misses dan animasi hasil deformasi

dan menguji tegangan-tegangan pada braket.

Gambar 1 garfik braket



15

Gambar 2 simulasi braket

Langk ah 8. Menafsirkan dan mencatat hasil

1. Tuliskan hasil pengamatan berikut:

Tegangan Von Mises Maksimum _________

Perpindahan Maksimum _________

Apakah telah memenuhi persyaratan disain ? _________

2. Keluar window hasil dan simpan window

3. Edit nama ke Original

4. Terima semua perubahan untuk mengakhiri

5. Simpan Model

6. Tutup Window

3.2 Menyederhanakan Rancangan Dengan Menggunakan Idealisasi

Latihan 1. Menerapkan massa, pegas dan idealisasi beam

Langkah 1. Membuat struktur truss

1. Set direktori kerja

2. Buat part baru dengan nama truss.

3. Pilih FRONT sebagai bidang skets dan TOP sebagai referensi TOP



16

Langkah 2. Membuat beam

1. Aktifkan mode Mechanica Structure

2. Tambahkan beam baru dengan nama hollow_tube

Mechanica structure Idealization > Beams > New

3. References Edge/Curve dan pilih semua curve pada model

4. Material tentukan STEEL

5. Arah Y vektor WCS dan ketik 0, 0, 1 untuk x, y dan z

6. Section > More > New, kemudian beri nama penampang hollow_circle

7 Hollow Circle dengan jari-jari luar 12.5 dan jari-jari dalam 8.75

Langkah 3. Memasang sebuah massa pada ujung truss dan memodelkanpendukung fleksibel (pegas) dipasang di tengah truss dan dasar

1. Pindah ke pandangan depan dan buat titik datum PNT0

2. Dengan memilih Features > Datum point > Circle

3. Buat titik datum lain PNT1

4. Buat sebuah massa pada PNT0

5. Idealization > Mass > New

6. Ambil PNT0 sebagai referensi dan tipe Simple. Ketik 100 sebagai

properti massa.

7. Buat pegas antara PNT1 dan dasar

8. Pilih Idealization > Spring > New

9. Pilih To Ground sebagai type dan PNT1 sebagai referensi. Untuk

properti pegas ketik More dan New dan ketik 10, 1000 untuk Kxx, Kyy dan

Kzz biarkan default lainnya.

Langkah 4. Sembunyikan tampilan ikon Idealization

1. Pilih View > Simulation Display dan klik tab Modeling Entities

2. Sembunyikan penampang beam, massa dan pegas. Model

sekarang siap untuk menerima beban dan mendefinisikan analisa.

3. Simpan model

4. Tutup window



17

Gambar 3 simulasi truss

Gambar 4 Grafik truss



18

BAB IV

ANALISA UJIAN PRAKTIKUM

Ujian Tengah SemesterBuat analisa sistematis pada papan loncat kolam renang dengan beban

160kg!

Jawab:

a. Analisis sistematis Pro/E

Langkah 1. Membuat struktur Papan loncat.

1. Pro/ENGINEER Wildfire 4.0

2. File > Set working directory : pilih folder yang akan digunakan

untuk menyimpan file.

3. File > New > Part

4. Sketch > Pilih FRONT sebagai bidang skets dan TOP sebagai

referensi TOP

5. Buat sket sesuai gambar

6. Gunakan fitur Extrude dengan offset 20mm

Langkah 2. Memberi gaya

1. Buat gaya pada ujung papan seperti gambar pada soal

2. Idealization > Force > New

3. Ketik 1568 sebagai properti force dalam Newton.



19

Langkah 3. Menambahkan properti material.

1. Klik Materials

2. Tambahkan Steel pada daftar material dengan memilih STEEL

dalam material di Library dan klik kiri >>>

3. Assign STEEL sebagai material dengan meng-klik Assign > Part

4. Pilih nama_file.prt dan pilih OK

5. Tutup kotak dialog Materials

Langkah 4. Membuat konstrain

1. Klik Constraints > New > Surface

2. Pilih bidang 20x15 seperti gambar pada soal

Langkah 5. Menjalankan Analisis

1. Klik Analisys/Studies

2. Buat analisis statis baru dengan meng-klik File > New Static

3. Beri nama analisis

4. Klik Konstrain dan Loadset yang sedang digunakan

5. Pada tab Convergence, pastikan bahwa konvergen diset pad

Single-Pass Adaptive

6. Pada tab Output, set plotting grid output pada 7

7. Klik OK untuk menutup kotak dialog Static Analisys Definition

8. Klik Info > Status untuk menampilkan window ringkasan proses

analisis.

9. Gulung ke bawah report untuk melihat kemajuannya.

10. Review dan catat polynomial order (Maximum edge order) nilai

kedua.

11. Review dan catat error estimate.

12. Periksa nilai beban total (Resultant Load on Modal) dalam arah X,

Y dan Z.

13. Review nilai-nilai ...?

14. Review memori dan penggunaan disk.



20

15. Klik Close untuk keluar dari window ringkasan.

16. Klik Close untuk keluar dari kotak dialog analysis dan studies.

Gambar 5 Pengerjaan UTS



21

Gambar 6 Simulasi UTS

Gambar 7 Grafik UTS

Ujian Akhir Semester

Pengujian Batang Holo 100 X 150 mm dengan tebal 10mm dan gaya 500 kg

Langkah 1. Membuat gambar kerja di aplikasi standard sesuai soal



22

Gambar 8 Benda Kerja

Langkah 2. Analisa menggunakan aplikasi mekanika, gunakan Constraint pada

dua ujung batang

Gambar 9 Aplikasi mekanika 1

Langkah 3. Pemberian Beban pada sisi atas batang sebesar 500 kg sesuai soal



23

Gambar 10 Aplikasi Mekanika 2

Langkah 4. Analisa batang menggunakan simulasi dan grafik

Gambar 11 Simulasi Dan Grafik



24

BAB V

PENUTUP

Kesimpulan

Pada kesempatan praktek kali ini saya dapat menggunakan

software Pro Engineering sebagai alat untuk mensimulasikan perilaku

rancangan, menghitung tegangan dan nilai lain untuk masing-masing

idealisasi atau elemen sebelum mengaplikasikannya ke lapangan.

Beberapa manfaat yang didapat antara lain :

1. Praktek simulasi mekanika kekuatan material ini sangat

bermanfaat sekali bagi mahasiswa Teknik Mesin yang nanti nya akan

diaplikasikan dalam dunia kerja.

2. Simulasi mekanika kekuatan material memberikan gambaran

tentang distribusi nilai stress terhadap suatu rancangan produk.

Sehingga akan menjadi bahan pertimbangan dalam perancangan design.



25

Saran

1. Tim pengajar diharapkan lebih intensif lagi dalam memberikan

bimbingan mengenai simulasi mekanika kekuatan material.

2. Diharapkan latihan-latihan dalam modul di orientasikan seperti

kasus perancangan design dalam dunia kerja sehingga mahasiswa lebih

memahami tentang FEM (Finite Element Method) analysis.

3. Fitur – fitur yang ada di dalam CAE lebih dikembangkan.



DAFTAR PUSTAKA

Horgan, jack (2004-06-21). "eda & plm?".

Http://www10.edacafe.com/nbc/articles/view_weekly.php?articleid=2092

13&page_no=3.

Diakses pada tanggal 07 Januari 2013.

"Introduction to Finite Element Analysis - Theory and application"

- Harold C Martin & Graham F Carey - McGraw-Hili Book Company.

"Theory of Matrix structural analysis" - przemieniecki J S – McGrawHill

Book Company.

"The Finite element method By Zienkiewicz 0 C" - Tata McGraw-Hili

Publishing Company Ltd.

Tim Lab. (2005). Panduan Simulasi Mekanika Kekuatan Material

Internet

http://www10.edacafe.com/nbc/articles/view_weekly.php?articleid=209213&page_no=3





Laporan Cae Bab2

Documents

Transcript of Laporan Cae Bab2