MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin
-
Upload
transformation-day -
Category
Documents
-
view
163 -
download
3
description
Transcript of MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 1
By : -Damora Rhakasywi-
BAB I
Pemasangan Matlab 6.1 di PC (Personel Computer)
1.1 Pemasangan Program Matlab pada PC.
Pemasangan program Matlab ke dalam hardisk computer pribadi (PC=Personel
Computer) yang akan digunakan untuk menjalankan program tersebut harus memenuhi
persyaratan tertentu, dalam hal ini disarankan untuk memeriksa terlebih dahulu sistem
perangkat keras (hardware) maupun lunak (software) yang akan terpasang pada
komputer tersebut.
Program Matlab dapat digunakan di Windows 98, Windows 2000, Windows XP,
Windows NT versi 4.0, Windows Millennium.
Untuk menjalankan program Matlab diperlukan persyaratan perangkat keras
sebagai berikut :
Processor Pentium III Intel/AMD Duron (minimum)
RAM sebesar 128 MB (di rekomendasikan), 64 MB(minimum)
Hard disk berkapasitas minimum 600 MB (ruang kosong), 100 MB untuk
ruang swap minimum dan 80 MB ruang bebas untuk folder sistem.
CD Rom Drive
Keyboard
Mouse
Plotter (printer)
Monitor 1078 x 768 (16 bit)
VGA Card 32 MB (minimal)
Sebagai informasi program Matlab dibuat dalam 2 versi yaitu untuk pemakai
tunggal (single user) dan pemakai jamak/pemakai dengan sistem jaringan (network).
Pada dasarnya pemasangan Matlab untuk pemakai tunggal (single user) atau pemakai
jamak (multi user) adalah sama. Yang membedakan adalah tempat dimana program
Matlab tersebut akan dipasangkan, untuk pemakai tunggal (single user) sudah tentu pada
komputer sendiri sedangkan untuk multi user cukup dipasang di server saja.
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 2
By : -Damora Rhakasywi-
Berikut ini langkah- langkah cara pemasangan secara umum :
1. Start Windows
2. Hentikan semua program yang mungkin masih berjalan di Windows.
3. Masukkan CD program Matlab ke dalam CD Rom Drive.
4. Kemudian dari menu bar pilih Windows Explorer.
5. Pilih setup untuk memulai menginstalasi
6. Selanjutnya Click icon Next.
7. Maka akan keluar kotak dialog sebagai berikut
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 3
By : -Damora Rhakasywi-
8. Kemudian masukan Serial Number/PLP untuk melakukan proses instalation
Catatan :
Untuk melihat Serial Number/PLP Matlab buka folder Crack.
9. Selanjutnya ikuti perintah-perintah yang ada hingga dinyatakan selesai.
10.Restart Komputer untuk merefresh/menyegarkan program yang baru saja kita
instal.
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 4
By : -Damora Rhakasywi-
BAB II
Mengoperasikan Program Matlab
2.1 Pengenalan Matlab
Matlab adalah salah satu software pemrograman dengan keakurasian tingkat
tinggi untuk memecahkan berbagai macam masalah yang menyangkut perhitungan
matematika, baik secara analitik maupun secara numerik. Dimana dalam mencari solusi
dari analisa tersebut merupakan masalah yang sering kita dijumpai tidak saja pada
bidang ilmu teknik, namun juga seperti pada bidang lainnya seperti bidang kedokteran,
ekonomi, akutansi, matematika, kimia dan fisika. Dengan kemampuan integrasi dan
diferential serta perhitungan, pemrograman, visualisasi yang mudah digunakan di mana
masalah dan solusinya ditampilkan dengan notasi matematika yang cukup familiar.
Kelebihan dari software Matlab terhadap bahasa pemrograman lainnya yaitu
kemudahan dalam pendefinisian notasi matematika, penurunan persamaan, fungsi
trigonometri dan fungsi-fungsi matematika dalam jumlah yang cukup banyak. Dengan
memanfaatkan fasilitas dari program Matlab, maka kita dapat menghemat waktu untuk
menyelesaikan berbagai macam soal perhitungan dengan cepat.
2.2 Memulai menggunakan Matlab
Setelah kita masuk kedalam sistem (Windows 98, Windows XP, Windows 2000,
Windows NT versi 4.0, Windows Millennium).
Gambar 2.1 Membuka Program Matlab
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 5
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 2.2 Tampilan Layar Matlab
Pada tampilan layar Matlab tersebut berisi menu bar File, Edit, View, Web,
Window dan Help serta kotak dialog Command History, Current Directory, Launch Pad
dan Command Window
2.3 Pengenalan Toolbar Matlab
Gambar 2.3 Command History
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 6
By : -Damora Rhakasywi-
Pada kotak dialog Command History berisi tentang langkah-langkah
tulisan/ketikan yang telah kita ketik sebelumnya.
Gambar 2.4 Current Directory
Pada kotak dialog Current Directory berisi tentang nama-nama file yang telah kita
buat sebelumnya.
Gambar 2.5 Command Window
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 7
By : -Damora Rhakasywi-
Pada kotak dialog Command Window merupakan tempat kita membuat program
matlab berupa tulisan/ketikan.
Gambar 2.6 Launch Pad Pada kotak dialog Launch Pad berisi tentang demos Matlab/program yang telah
dibuat pada saat Matlab tersebut di release/dikeluarkan.
2.4 Menulis program Matlab di Command Window
Gambar 2.7 Menulis Program Matematika
Pengurangan (minus)
Pada kotak dialog Command Window diatas ketik b=8 (kemudian tekan enter),
c=3 (kemudian tekan enter), a=b-c (kemudian tekan enter) maka akan kita dapatkan nilai
a=5.
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 8
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 2.8 Menulis Program Matematika
Perkalian
Pada kotak dialog Command Window diatas ketik a=4 (kemudian tekan enter),
b=8 (kemudian tekan enter), c=a*b (kemudian tekan enter) maka akan kita dapatkan nilai
c=32.
2.5. Membuat file Program Matlab di M-file
M-file adalah perintah Matlab berupa ketikan/tulisan yang disimpan dalam bentuk
file dalam extention *.m. M-file dibutuhkan untuk membuat program lebih efektif
dengan cara mengetik program dan dapat disimpan hal ini dapat mempersingkat waktu
pengerjaan untuk program-program yang penulisannya banyak. Bila anda mau
menghitung kembali dengan input, variable dan command yang sama maupun berbeda
harus mengetik ulang data input tersebut. Namun dengan M-file, anda cukup memanggil
nama dari M-file tersebut untuk menjalankan perintah yang telah anda buat terlebih
dahulu.
Berikut ini langkah-langkah cara membuat program Matlab di M-file seperti
gambar dibawah ini :
Gambar 2.9 Membuat program di M-file
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 9
By : -Damora Rhakasywi-
1. Click menu bar file, new, M-file (ctrl+N)
2. Kemudian akan muncul kotak dialog M-file sebagai berikut
Gambar 2.10 Kotak dialog M-file
Pada kotak dialog diatas terdapat menu bar berisi File, Edit, View, Text, Debug,
Breakpoints, Web, Window, Help.
2.6. Beberapa fungsi umum Matlab
clear all = Perintah yang berfungsi untuk menghapus semua variabel
di memori
clear var = Perintah yang berfungsi untuk menghapus variabel var di
memori
clc = Perintah yang berfungsi untuk membersihkan layar
% = Simbol untuk menyisipkan komentar
; = Menonaktifkan mode display output
load file name = Mengalokasikan dari file name yang berisi matriks
(mxn) ke memori
disp(‘string’) = Menampilkan string pada layar
Untuk lebih jelas mengenai fungsi umum Matlab diatas ikuti langkah-langkah
sebagai berikut :
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 10
By : -Damora Rhakasywi-
1. Buka program Notepad lalu baut matriks seperti gambar dibawah ini kemudian
simpan dengan nama latihan1.
Gambar 2.11 latihan1
2. Buat M-file baru kemudian ketik program seperti dibawah ini.
clear all
clc
% Mengisi memori dengan file latihan1.txt
load latihan1.txt
disp (‘Isi matriks M adalah :’)
M=latihan1
3. Kemudan simpan M-file tersebut dengan nama matriks.m lalu jalankan dengan
cara menekan tombol F5 seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.12 Tekan Tombol F5
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 11
By : -Damora Rhakasywi-
4. Kemudian pada kotak dialog Command Window akan tampak hasil program
seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.13 Hasil Program
2.7. Simbolik dalam program Matlab
diff = Perhitungan differensial
int = Perhitungan integral
pretty = Membuat ekspresi matematis mudah dilihat
simple = Menyederhanakan persamaan matematik
solve = Penyelesaian persamaan aljabar
syms = Mendefinisikan variabel simbolik
2.8. Berikut ini beberapa notasi matematis dan array dalam Matlab
sebagai berikut :
a:b:c = Notasi hurup untuk memasukkan nilai/angka
+ = Penambahan
- = Pengurangan
/ = Pembagian
* = Perkalian
^ = Perpangkatan
a^b = Eksponentasi
.* = Perkalian perbaris
./ = Pembagian perbaris
.^ = Perpangkatan Perbaris
sqrt (x) = Akar pangkat dua dari x
round (x) = Membulatkan x ke bilangan bulat terdekat
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 12
By : -Damora Rhakasywi-
floor (x) = Membulatkan x ke bilangan bulat terdekat menuju -∞
ceil = Membulatkan x ke bilangan bulat terdekat menuju ∞
abs (x) = Menghitung nilai absolut dari x
fix (x) = Membulatkan (atau memotong) x ke bilangan bulat
terdekat menuju nol
sign (x) = Mengembalikan sebuah nilai dari-1 bila x adalah kurang
dari nol, sebuah nilai dari nol bila x sama dengan nol, dan
kalau tidak sebuah nilai dari 1
rem (x,y) = Menghitung sisa dari x/y. Sebagai contoh, rem (25,4)
adalah 1, dan rem (100,21) adalah 16
log (x) = Menghitung ln x, logaritma natural dari x untuk dasar е
log10 (x) = Menghitung log10x,logaritma umum dari x untuk dasar 10
exp (x) = Menghitung nilai dari ex, dimana e adalah dasar untuk
logaritma natural atau kira-kira 2.718282
sin (x) = Menghitung sinus dari x, di mana x dalam radian
cos (x) = Menghitung cosinus dari x, di mana x dalam radian
tan (x) = Menghitung tangen dari x, di mana x dalam radian
asin (x) = Menghitung arcsinus, atau kebalikan dari sinus, dari x, di
mana x harus di antara -1 dan 1. Fungsi ini menghasilkan
sebuah sudut dalam radian antara - /2 dan /2
acos (x) = Menghitung arccosinus, atau kebalikan dari cosinus, dari
x, di mana x harus di antara -1 dan 1. Fungsi ini
menghasilkan sebuah sudut dalam radian antara 0 dan
atan (x) = Menghitung arctangen, atau kebalikan dari tangen, dari
x. Fungsi ini menghasilkan sebuah sudut dalam radian
antara - /2 dan /2
atan2 (y,x) = Menghitung arctangen, atau kebalikan dari tangen, dari
nilai x/y. Menghasilkan sebuah sudut dalam radian, yang
akan berada antara - dan , bergantung pada tanda dari
x dan y
max (x) = Memberikan nilai terbesar dalam sebuah vector x.
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 13
By : -Damora Rhakasywi-
Memberikan sebuah baris vektor yang berisi elemen
maksimum dari setiap kolom dari matriks x
max (x,y) = Memberikan sebuah matriks berukuran sama seperti x
dan y. Setiap elemen dalam matriks berisi nilai
maksimum dari posisi x dan y yang sesuai.
min (x) = Memberikan nilai terkecil dalam sebuah vector x.
Memberikan sebuah baris vektor yang berisi elemen
minimum dari setiap kolom dari matriks x
min (x,y) = Memberikan sebuah matriks berukuran sama seperti x
dan y. Setiap elemen dalam matriks berisi nilai
minimum dari posisi x dan y yang sesuai.
mean (x) = Menghitung nilai mean (rata-rata) dari elemen sebuah
vector x. Menghitung sebuah baris vector yang berisi
nilai mean dari setiap kolom matriks x.
median (x) = Menghitung nilai median dari elemen dalam vector x.
Menghitung sebuah baris vector yang berisi nilai median
dari setiap kolom matriks x.
sum (x) = Menghitung jumlah dari elemen dalam sebuah vector x.
Menghitung sebuah baris vector yang berisi jumlah dari
setiap kolom matriks x
prod (x) = Menghitung produk dari elemen dalam vector x.
Menghitung sebuah baris vector yang berisi produk dari
setiap kolom dalam matriks x
cumsum (x) = Menghitung sebuah vector berukuran sama yang berisi
jumlah kumulatif nilai dari sebuah vector x. Menghitung
sebuah matriks dengan ukuran seperti x yang berisi
jumlah kumulatif nilai dari kolom x
cumprod (x) = Menghitung sebuah vector berukuran sama yang berisi
nilai produk kumulatif dari sebuah vector x. Menghitung
sebuah matriks dengan ukuran seperti x yang berisi nilai
produk kumulatif dari kolom x
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 14
By : -Damora Rhakasywi-
sort (x) = Memilih nilai sebuah vector x menjadi urutan meningkat.
Memilih setiap kolom dari matriks x ke dalam urutan
meningkat.
any (x) = Memberikan sebuah scalar yaitu 1 (benar) bila elemen
manapun dalam vector x adalah bukan nol; kalau tidak,
scalar adalah nol (salah). Memberikan sebuah baris vector
bila x adalah sebuah matriks. Sebuah elemen dalam baris
vector ini berisi 1 (benar) bila elemen manapun dari
kolom x yang sesuai adalah bukan nol, dan sebuah nol
(salah) bila sebaliknya
all (x) = Memberikan sebuah scalar yaitu 1 (benar) bila semua
elemen dalam vector x adalah bukan nol; kalau tidak,
scalar adalah nol (salah). Memberikan sebuah baris
vector bila x adalah sebuah matriks. Sebuah elemen
dalam baris vector ini berisi 1 (benar) bila semua elemen
dari kolom x yang sesuai adalah bukan nol, dan sebuah
nol (salah) bila sebaliknya
find (x) = Memberikan sebuah vector yang berisi indeks dari
elemen bukan nol dari sebuah vector x. Bila x adalah
sebuah matriks, indeks itu dipilih dari x(:), adalah sebuah
kolom vector panjang yang dibentuk dari kolom x.
isnan (x) = Memberikan sebuah matriks dengan angka satu saat
elemen dari x adalah NaN (bukan sebuah angka), dan
angka nol bila bukan
finite (x) = Memberikan sebuah matriks dengan angka satu saat
elemen dari x adalah terbatas/finite, dan angka nol bila
mereka tidak terbatas atau NaN
isempty (x) = Memberikan 1 bila x adalah sebuah matriks kosong, dan
angka nol bila bukan
D’ = Transpose matriks D
inv (D) = Invers matriks D
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 15
By : -Damora Rhakasywi-
det (D) = Determinan matriks D
D (:,:) = Matriks D 2 dimensi
D (:,n) = Matriks D 2 dimensi kolom ke n
D (m,:) = Matriks D 2 dimensi baris ke m
D (:,:,:) = Matriks D 3 dimensi
max (D) = Nilai maksimum matriks D per kolom
size (D) = Ukuran baris dan kolom dari matriks D
zeros (m,n) = Matriks nol m x n
length (D) = Panjang Matriks D
ismember (D,E) = Membandingkan matriks D& E
reshape (D,rm,rn) = Mengubah dimensi matriks D ke Drmxrn
sort (D, dim) = Mensortir isi matriks D dari kecil ke besar di mana
dim=1 disortir dalam kolom, dim= 2 disortir dalam baris.
sortrows (D,COL) = Mensortir baris dari matriks D dari kecil ke besar di mana
COL = kolom acuan
xlabel = Label dalam arah sumbu x
ylabel = Label dalam arah sumbu y
plot = Menampilkan grafik
figure = Menampilkan gambar
title = Memberikan judul
axes = Memberikan ukuran besar hurup atau angka
axis = Memberikan skala pada tampilan grafik
grid on = Memberikan grid pada grafik
2.9. Membuat program Integral dan Differential di M-file
1. y = 10x5 + 5x3 + 2x + 3 2. m = 5/x – 3/x3 + 4/x5 3. k = cos (2x+5) 4. l = (4x-8) / (x2-4x+5) 5. z = x2 ln x 6. n = sin4x cos2x 7. t = (3x-1)/(x2-x-6) 8. o = x/(x-3)2 9. d = (6x2-15x+22)/(x+3)(x2+2)2
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 16
By : -Damora Rhakasywi-
10. s =1/(1+cos x)
Carilah nilai Integral dan Differential dari persamaan matematik diatas :
1. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
y=10*x^5+5*x^3+2*x+3
iy=int (y)
dy=diff (y)
Gambar 2.14 untuk program nomor 1
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan menekan tombol F5 maka akan kita dapatkan hasilnya.
iy =5/3*x^6+5/4*x^4+x^2+3*x
dy =50*x^4+15*x^2+2
2. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
m=5/x-3/x^3+4/x^5
im=int(m)
dm=diff(m)
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 17
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 2.15 untuk program nomor 2
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan menekan tombol F5 maka akan kita dapatkan hasilnya.
im =5*log(x)+3/2/x^2-1/x^4
dm =-5/x^2+9/x^4-20/x^6
3. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
k=cos(2*x+5)
ik=int(k)
dk=diff(k)
Gambar 2.16 untuk program nomor 3
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan menekan tombol F5 maka akan kita dapatkan hasilnya.
ik =1/2*sin(2*x+5)
dk =-2*sin(2*x+5)
4. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 18
By : -Damora Rhakasywi-
syms x
l=(4*x-8)/(x^2-4*x+5)
il=int(l)
dl=diff(l)
Gambar 2.17 untuk program nomor 4
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan menekan tombol F5 maka akan kita dapatkan hasilnya.
il = 2*log(x^2-4*x+5)
dl = 4/(x^2-4*x+5)-(4*x-8)/(x^2-4*x+5)^2*(2*x-4)
5. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
z=x^2*log(x)
iz=int(z)
dz=diff(z)
Gambar 2.18 untuk program nomor 5
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan menekan tombol F5 maka akan kita dapatkan hasilnya.
iz =1/3*x^3*log(x)-1/9*x^3
dz =2*x*log(x)+x
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 19
By : -Damora Rhakasywi-
6. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
n=sin(4*x)*cos(2*x)
in=int(n)
dn=diff(n)
Gambar 2.19 untuk program nomor 6
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan menekan tombol F5 maka akan kita dapatkan hasilnya.
in = -1/12*cos(6*x)-1/4*cos(2*x)
dn = 4*cos(4*x)*cos(2*x)-2*sin(4*x)*sin(2*x)
7. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
t=(3*x-1)/(x^2-x-6)
it=int(t)
dt=diff(t)
Gambar 2.20 untuk program nomor 7
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 20
By : -Damora Rhakasywi-
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan menekan tombol F5 maka akan kita dapatkan hasilnya.
it = 7/5*log(x+2)+8/5*log(x-3)
dt = 3/(x^2-x-6)-(3*x-1)/(x^2-x-6)^2*(2*x-1)
8. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
o=x/(x-3)^2
io=int(o)
do=diff(o)
Gambar 2.21 untuk program nomor 8
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan menekan tombol F5 maka akan kita dapatkan hasilnya.
io = -3/(x-3)+log(x-3)
do = 1/(x-3)^2-2*x/(x-3)^3
9.Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
d=(6*x^2-15*x+22)/(x+3)*(x^2+2)^2
id=int(d)
dd=diff(d)
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 21
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 2.22 untuk program nomor 9
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan menekan tombol F5 maka akan kita dapatkan hasilnya.
id = x^6-33/5*x^5+145/4*x^4-165*x^3+1597/2*x^2-4851*x+14641*log(x+3)
dd =(12*x-15)/(x+3)*(x^2+2)^2-(6*x^2-15*x+22)/(x+3)^2*(x^2+2)^2+4*(6*x^2-
15*x+22)/(x+3)*(x^2+2)*x
10. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
s=1/(1+cos(x))
is=int(s)
ds=diff(s)
Gambar 2.23 untuk program nomor 10
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan menekan tombol F5 maka akan kita dapatkan hasilnya.
is = tan(1/2*x)
ds =1/(1+cos(x))^2*sin(x)
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 22
By : -Damora Rhakasywi-
2.10 Membuat program persamaan Kuadrat di M-file
1. Y = X2+7X+12 = 0
2. V = 5X2-11X-12 = 0
3. I = 81 X2+ 9 10X+24= 0
4. D = 1/2X2+7X+24=0
5. S = 0,06X2+2,6X+24 = 0
Carilah nilai X dari persamaan kuadrat matematika diatas :
1. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
y=solve('x^2+7*x+12=0')
y=simple(y)
pretty(y)
Gambar 2.24 untuk program nomor 1
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
y = [ -4] [ -3]
2. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
v=solve('5*x^2-11*x-12=0')
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 23
By : -Damora Rhakasywi-
v=simple(v)
pretty(v)
Gambar 2.25 untuk program nomor 2
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
v = [ -4/5] [ 3]
3. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
i=solve('sqrt(81)*x^2+sqrt(9)*10*x+24=0')
i=simple(i)
pretty(i)
Gambar 2.26 untuk program nomor 3
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
i =[ -2] [ -4/3]
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 24
By : -Damora Rhakasywi-
4. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
d=solve('1/2*x^2+7*x+24=0')
d=simple(d)
pretty(d)
Gambar 2.27 untuk program nomor 4
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
d = [ -8] [ -6]
5. Ketik program di M-file sebagai berikut seperti gambar di bawah ini :
clear all
clc
syms x
s=solve('0.06*x^2+2.6*x+24=0')
s=simple(s)
pretty(s)
Gambar 2.28 untuk program nomor 5
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 25
By : -Damora Rhakasywi-
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
s = [-30.] [ -13.333333333333333333333333333333]
2.11 Membuat program persamaan Matriks M-file
1. Matriks A, B, dan C
4335
A
21651543601
B
314532001
C
2. Matriks D, E, dan F
8543553243211111
D
3232937523327243
E
2222352341112112311222321
F
3. Matriks G, H, dan I
152204121
G
322051143
H
152204121
I
4. Matriks J, K, dan L
101210112
J
111205321
K
302524213
L
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 26
By : -Damora Rhakasywi-
Carilah nilai Determinan, Transpose dan Invers dari Matriks A, B, C, D, E, F
untuk Matriks G, H, I hitunglah : (G x H), (G x I), (G + H), (G + I), (G – H), (G – I)
dan untuk Matriks J, K, dan L hitunglah : J2, (-2xK), (J2+2K+L).
1. Ketik program di M-file sebagai berikut untuk Matriks A, B, C seperti gambar di
bawah :
clear all
clc
%Buat Matriks A, B, C
A=[5 3;3 4]
B=[1 0 6;3 4 15;5 6 21]
C=[1 0 0;2 3 5;3 1 3]
%Determinan Matriks A,B,C
det(A)
det(B)
det(C)
%Transpose Matriks A,B,C
transpose (A)
transpose (B)
transpose (C)
%Invers Matriks A,B,C
inv(A)
inv(B)
inv(C)
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 27
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 2.29 untuk program nomor 1
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
Determinan untuk Matriks (A) = 11
Determinan untuk Matriks (B) = -18
Determinan untuk Matriks (C) = 4
Transpose untuk Matriks :4335
)( A
Transpose untuk Matriks 21156640531
)( B
Transpose untuk Matriks 350130321
)( C
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 28
By : -Damora Rhakasywi-
Invers Matriks 4545.02727.02727.03636.0
)(
A
Invers Matriks 2222.03333.01111.01667.05000.06667.03333.10000.23333.0
)(
B
Invers Matriks7500.02500.07500.12500.17500.02500.2
000000.1)(
C
2. Ketik program di M-file sebagai berikut untuk Matriks D,E , F seperti gambar di
bawah :
clear all
clc
%Buat Matriks D,E,F
D=[1 1 1 1;1 2 3 -4;2 3 5 -5;3 -4 -5 8]
E=[3 4 2 7;2 3 3 2;5 7 3 9;2 3 2 3]
F=[1 -2 3 -2 -2;2 -1 1 3 2;1 1 2 1 1 ;1 -4 -3 -2 -5;3 -2 2 2 -2]
%Determinan Matriks D,E ,F
det(D)
det(E)
det(F)
%Transpose Matriks D,E ,F
transpose (D)
transpose (E)
transpose (F)
%Invers Matriks D,E ,F
inv(D)
inv(E)
inv(F)
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 29
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 2.30 untuk program nomor 2
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
Determinan untuk Matriks (D) = -18
Determinan untuk Matriks (E) = -2
Determinan untuk Matriks (F) = 118
Transpose untuk Matriks
8541553143213211
)(
D
Transpose untuk Matriks
3927233237342523
)( E
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 30
By : -Damora Rhakasywi-
Transpose untuk Matriks
2512222132232132411231121
)(
F
Invers untuk Matriks
0556.03333.07222.02222.01111.06667.14444.25556.00556.06667.12778.22222.12222.03333.08889.01111.0
)(
D
Invers untuk Matriks
0000.15000.05000.05000.00000.05000.05000.05000.00000.85000.15000.35000.00000.135000.35000.55000.0
)(
E
Invers untuk Matriks
4746.01695.03559.03898.01186.06102.04322.09576.01441.01525.02542.03051.04407.01017.01864.00508.01610.07881.02797.02373.05932.07119.06949.12373.01017.0
)(
F
3. Ketik program di M-file sebagai berikut untuk Matriks G, H, I seperti gambar di
bawah :
clear all
clc
%Buat Matriks G, H, I
G=[1 2 -1; 4 0 2 ; 2 -5 1 ]
H=[3 -4 1;1 5 0 ;2 -2 3]
I=[1 2 -1; 4 0 2; 2 -5 1]
%Perkalian Matriks GxH
G*H
%Perkalian Matriks GxI
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 31
By : -Damora Rhakasywi-
G*I
%Penambahan Matriks G+H
G+H
%Penambahan Matriks G+I
G+I
%Pengurangan Matriks G-H
G-H
%Pengurangan Matriks G-I
G-I
Gambar 2.31 untuk program nomor 3
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 32
By : -Damora Rhakasywi-
Perkalian Matriks 5353
102016283
)(
GxH
Perkalian Matriks 11116228277
)(GxI
Penambahan Matriks 474255024
)(
HG
Penambahan Matriks 2104408242
)(
IG
Pengurangan Matriks230253262
)(
HG
Pengurangan Matriks 000000000
)( IG
4. Ketik program di M-file sebagai berikut untuk Matriks J, K, L seperti gambar di
bawah :
clear all
clc
%Buat Matriks J,K,L
J=[2 -1 1;0 1 2; 1 0 1]
K=[1 2 -3;5 0 2;1 -1 1]
L=[3 -1 2;4 2 5;2 0 3]
%JxJ
J^2
%-2xK
-2*K
%JxJ+2K+L
J^2+2*K+L
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 33
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 2.32 untuk program nomor 4
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
213412135
2
J
2224010642
2
xK
73713316
30102
2
LKJ
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 34
By : -Damora Rhakasywi-
BAB III
Membuat Program Sistem Vibrasi Dengan Impuls Sinusoidal
3.1 Pendahuluan
Sistem getaran yang terjadi pada benda/komponen diperlukan perhatian khusus
yakni sistem getaran yang mengalami pembebanan impuls dengan durasi/waktu yang
singkat, karena umumnya terjadi pada kondisi riil.Pola beban yang terjadi dapat dilihat
pada gambar 3.1 dibawah ini. Beban impuls ini merupakan faktor penting dalam desain
beberapa jenis konstruksi seperti mobil truk, mobil penumpang, crane(derek). Pada
keadaan ini peredaman tidak banyak memberi pengaruh karena waktu tercapainya
response maksimum berlangsung pada waktu yang sangat singat.
Pada prinsipnya, penyelesaian getaran yang mendapat beban impuls dilakukan
dalam dua tahap, yaitu :
1. Tahap I. Tahap sistem yang mengalami beban impuls. Pada tahap ini waktu
terjadinya beban impuls sangat singkat dengan jangka waktu 0 t t1.
2. Tahap II. Tahap ini berlangsung setelah beban impuls tidak ada. Pada tahap ini,
sistem telah mengalami perpindahan sehingga posisinya berada pada titik
tertentu yang berbeda dengan posisi diam, serta telah memiliki kecepatan
tertentu. Waktu untuk mempelajari masalah ini adalah t1 t t2.
F
F(t)
t=0 t=t1 t==t2
Gambar 3.1 Pola Pembebanan getaran dengan beban impuls
3.2 Landasan Teori Beban Impuls Sinusoidal
Pada beban impuls sinusoidal penyelesaian persoalan beban impuls dilakukan
dengan dua tahap, yaitu :
1. Tahap 1. Waktu terjadinya beban impuls adalah 0 t t1. Dengan
demikian, persamaan geraknya adalah :
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 35
By : -Damora Rhakasywi-
..
X(t) = F a 1 (sinΩt –ß sinωt) k 1- ß2
2. Tahap II. Waktu berlangsungnya tahap II adalah t1 t t2.. Untuk sistem
dengan beban impuls sinusoidal, maka posisi dan kecepatan saat dimulainya
getaran tahap II adalah :
X(t)= x (t1) sin ω (t-t1) + x (t1)cosω(t-t1)dimana x(t1) = F 1 (sinΩt1-ßsinωt1) ω k 1-ß2 dan x (t1) = F 1 (ΩcosΩt1-ωßcos ωt1) = F Ω 1(cosΩt1-cosωt1) k 1-ß2 k 1-ß2
dimana :
F = Frekuensi beban impuls (hertz)
k = konstanta pegas (kg/m)
t = waktu awal (detik)
t1= waktu selama interval (detik)
ω= frekuensi natural
Ω = frekuensi gaya paksa (rad/detik)
m= massa (kg.m/det2)
ß = resonansi max = 1
3.3 Contoh soal sistem getaran dengan beban impuls sinusolidal
1. Suatu sistem dengan massa m = 1kg.m/det2 dan pegas dengan konstanta pegas k =
50 kg/m, mengalami beban impuls sinusoidal dengan waktu yang sangat singkat
selama t1. Selama interval waktu sampai t1 tersebut, sistem mengalami pembebanan
sebesar 1/2π. Karena satu siklus berlangsung selama 2π dan bila frekuensi beban
impuls tersebut 5 Hertz, maka waktu berlangsungnya beban impuls tersebut adalah
1/20 detik. Buatlah program di Matlab untuk amplitudo getaran terhadap waktu
getaran.
Ketik program di M-file sebagai berikut untuk sistem getaran dengan beban
impuls sinusoidal seperti gambar di bawah :
clear all
clc
%Sistem vibrasi dengan beban impuls sinusoidal
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 36
By : -Damora Rhakasywi-
k=50 %konstanta pegas
m=1 %massa
fn=sqrt(k/m) %frekuensi natural
fp=0.5 %frekuensi gaya paksa
F=5 %frekuensi beban impuls
rm=fp/fn %resonansi maksimum
a=2 %persamaan geraknya
b=3 %kecepatan saat dimulainya getaran
t=zeros(1000,1);
A=zeros(1000,1);
for n=1:1570
t(n)=n/1000;
if t(n)<=pi/2
r=n
A(n)=F/k*(1/(1-rm^2))*(sin(fp*t(n))-rm*sin(fn*t(n)));
else
end
end
a=A(r);
b=F/k*(fp/(1-rm^2))*(cos(fp*t(r))-cos(fn*t(r))); %b=turunan dari A(n)
for n=1571:10000;
t(n)=n/1000;
A(n)=b/fn*sin(fn*t(n-1570))+a*cos(fn*t(n-1570));
end
plot(t,A,'linewidth',2.5)
title('Sistem Vibrasi Dengan Beban Impuls Sinusoidal','fontsize',18)
xlabel('waktu(detik)','fontsize',18)
ylabel('amplitudo','fontsize',18)
grid on;
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 37
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 3.31 untuk program nomor 1
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
Gambar 3.32 Grafik sistem getaran dengan beban impuls sinusoidal
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 38
By : -Damora Rhakasywi-
Dari gambar 3.32 diatas menunjukkan representasi getaran berbasis waktu akibat
suatu beban impuls. Dari gambar diatas terlihat bahwa setelah beban impuls selesai, maka
getaran lanjutannya bersifat yang sinusoidal dimulai pada ketinggian amplitudo yang
sama dengan amplitudo getaran berbeban impuls saat beban impuls hilang.
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 39
By : -Damora Rhakasywi-
BAB IV
Membuat Program Sistem Vibrasi Dengan Beban Impuls Rektangular
4.1 Landasan Teori Beban Impuls Rektangular
Beban impuls rektangular disebut juga step input karena bentuk bebannya yang
konstan sebesar F kemudian setelah waktu t1 tercapai beban menghilang secara
mendadak. Penyelesaian masalah ini dilakukan dalam dua tahap.
1. Tahap 1. Penyelesaian saat ada beban F. Dimisalkan bahwa jawabannya
adalah :
Xp = F k Mengingat bentuknya yang sederhana, maka persamaan gerak
keseluruhanya adalah :
X(t) = A sin ωt+ B cos ωt + F k
Pada saat t=0, dan sistem pada keadaan diam x(0)=0 dan .x (0)=0 maka :
x(0) = 0= B+F sehingga B=-F k k
.x 0)= 0 = A
Dengan demikian, maka :
Untuk waktu 0 t t1
x(t) = F – F cos ωt = F (1-cos ωt) k k k
2. Tahap II. Pada keadaan ini sistem dianggap mengalami getaran tanpa
pembebanan yang diawali dari posisi x(t1) dan kecepatan .x (t1) yang
muncul setelah tahap 1 selesai.
untuk waktu t1 t t2
x (t) =.x (t1) sin ω (t-t1)+ x (t1)cos ω(t-t1)
dimana x (t1) : F (1-cos ωt1) dan .x (t1) = Fω (sin ωt1) = Fω sin(ω t1)
k k k 4.2 Contoh soal sistem getaran dengan beban impuls rektangular
1. Suatu sistem dengan massa m = 2 kg.m/det2 dan pegas dengan konstanta pegas
k = 80kg/m , mengalami beban impuls rektangular dengan waktu yang sangat
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 40
By : -Damora Rhakasywi-
singkat selama t1, Selama interval waktu sampai t1 tersebut, sistem mengalami
pembebanan sebesar 5π. Karena 1 siklus berlangsung selama 2π dan bila
frekuensi beban impuls 15, maka waktu berlangsungnya beban impuls tersebut
adalah 1/20 detik.Buatlah program di Matlab untuk amplitudo getaran terhadap
waktu getaran.
Ketik program di M-file sebagai berikut untuk sistem getaran dengan beban
impuls rektangular seperti gambar di bawah :
clear all;
clc;
echo off;
%Sistem Vibrasi Dengan Beban Impuls Rektangular
k=80 %konstanta pegas
m=2 %massa
fn=sqrt(k/m) %frekuensi natural
fp=5 %frekuensi gaya paksa
F=15 %frekuensi beban impuls
rm=fp/fn %resonansi maksimum
a=1 %persamaan geraknya dimana v=(0)
b=1 %kecepatan saat dimulainya getaran x=(0)
t=zeros(10000,1);
A=zeros(10000,1);
for n=1:1570
t(n)=n/1000;
if t(n) <=pi/2
r=n;
A(n)=F/k*(1-cos(fn*t(n)));
else
end
end
a=A(r);
b=F/k*fn*sin(fn*t(r)); %b=turunan dari A(n)
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 41
By : -Damora Rhakasywi-
for n=1571:10000;
t(n)=n/1000;
A(n)=b/fn*sin(fn*t(n-1570))+a*cos(fn*t(n-1570));
end
figure(1)
axes('fontsize',16)
plot(t,A,'linewidth',2.5);
title('Sistem Vibrsi Dengan Beban Impuls Rektangular','fontsize',16)
xlabel('waktu(detik)','fontsize',16)
ylabel('amplitudo','fontsize',16)
axis([0 5 -0.8 0.8]);
grid on
X=fft(A)
ts=t(2)-t(1)
ws=2*pi/ts;
wn=ws/2;
w=linspace(fp,wn,length(t)/2);
xp=abs(X(1:length(t)/2));
figure(2)
axes('fontsize',16)
plot(w,xp,'linewidth',2.5);
title('Sistem Vibrasi Dengan Beban Impuls Rektangular','fontsize',16)
xlabel('frekuensi(hz)','fontsize',16)
ylabel('amplitudo','fontsize',16)
axis([0 50 0 2000]);
grid on
%dimana :
%X=menghitung deskripsi domain frekuensi
%ts=menghitung sampel periode
%ws=menghitung sampel frekuensi
%wn=menghitung sampel nyquist
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 42
By : -Damora Rhakasywi-
%w=sumbu grafik x domain frekuensi
%xp=besar komponen frekuensi positif
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 43
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 4.41 untuk program nomor 1
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
Gambar 4.42 Grafik sistem getaran dengan beban impuls rektangular
Gambar 4.43 Grafik sistem getaran dengan beban impuls rektangular,
amplitudo terhadap frekuensi
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 44
By : -Damora Rhakasywi-
BAB V
Membuat Program Sistem Vibrasi Dengan Beban Impuls Segitiga
5.1 Landasan Teori Beban Impuls Segitiga
Beban impuls yang berbentuk segitiga bentuknya dapat dilihat pada gambar 5.1
dibawah ini. Umumnya beban impuls segitiga terjadi saat terjadi ledakan. Penyelesainnya
adalah sebagai berikut :
1. Tahap 1. Bentuk pembebanan getaran karena beban impuls adalah :
xp=F 1- t k t1 Persamaan gerak keseluruhan adalah :
x(t) = Asinωt + B cos ωt + F 1-t k t1 Pada saat t=0, x(0)=0 maka : 0 = 0+B F atau B = -F k k
Pada saat t=0, .x (0) = 0 maka:
0=ωA+0 – F 1 atau A = F 1 k t1 ωk t1
Dengan demikian, persamaan getarannya adalah :
1
1cossin)(
tttti
tKFtx
2.Tahap II. Pada tahap II ini, perlu dihitung lebih dulu posisi dan kecepatan massa
setelah beban hilang. Waktu saat tahap II dimulai adalah t=t1, sehingga ;
x(t1) = F sin ωt1-cos ωt1- t1+1 = F sin ωt1-cos ωt1 k ωt1 t1 k ωt1
5.2 Contoh soal sistem getaran dengan beban impuls segitiga
1. Suatu sistem dengan massa m=2 kg.m/det2 dan pegas dengan konstanta pegas
k=90 kg/m, mengalami beban impuls segitiga dengan waktu yang sangat
singkat selama t1. Selama interval waktu sampai t1 tersebut, sistem mengalami
pembebanan sebesar 1/2π. Karena 1 siklus berlangsung selama 2π dan bila
frekuensi beban impuls 15, maka waktu berlangsungnya beban impuls tersebut
adalah 1/20 detik.
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 45
By : -Damora Rhakasywi-
Ketik program di M-file sebagai berikut untuk sistem getaran dengan beban
impuls segitiga seperti gambar di bawah :
clear all;
clc;
echo off;
%Sistem Vibrasi Dengan Beban Impuls Segitiga
k=90 %konstanta pegas
m=2 %massa
fn=sqrt(k/m) %frekuensi natural
fp=8 %frekuensi gaya paksa
F=15 %frekuensi beban impuls
rm=fp/fn %resonansi maksimum
a=1.5 %persamaan geraknya dimana v=(0)
b=1.5 %kecepatan saat dimulainya getaran x=(0)
t=zeros(10000,1);
A=zeros(10000,1);
t1=3140/1000;
for n=1:3140
t(n)=n/1000;
if t(n) <=pi
r=n;
A(n)=F/k*(sin(fn*t(n))/fn/t1-cos(fn*t(n))-t(n)/t1+1);
else
end
end
a=A(r);
b=F*fn/k*(cos(fn*t1)/fn/t1+sin(fn*t1)-1/fn/t1); %b=turunan dari A(n)
for n=3141:10000;
t(n)=n/1000;
A(n)=b/fn*sin(fn*t(n-3140))+a*cos(fn*t(n-3140));
end
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 46
By : -Damora Rhakasywi-
figure(1)
axes('fontsize',16)
plot(t,A,'linewidth',2.5);
title('Sistem Vibrsi Dengan Beban Impuls Segitiga','fontsize',16)
xlabel('waktu(detik)','fontsize',16)
ylabel('amplitudo','fontsize',16)
axis([0 10 -0.5 0.5]);
grid on
X=fft(A);
ts=t(2)-t(1)
ws=2*pi/ts;
wn=ws/2;
w=linspace(fp,wn,length(t)/2);
xp=abs(X(1:length(t)/2));
figure(2)
axes('fontsize',16)
plot(w,xp,'linewidth',2.5);
title('Sistem Vibrasi Dengan Beban Impuls Segitiga','fontsize',16)
xlabel('frekuensi(hz)','fontsize',16)
ylabel('amplitudo','fontsize',16)
axis([0 50 0 800]);
grid on
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 47
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 5.51 untuk program nomor 1
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 48
By : -Damora Rhakasywi-
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
Gambar 5.52 Grafik sistem getaran dengan beban impuls segitiga
Gambar 5.53 Grafik sistem getaran dengan beban impuls segitiga
amplitudo terhadap frekuensi
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 49
By : -Damora Rhakasywi-
BAB VI
Membuat Program Sistem Vibrasi Bebas Dengan Peredam,
Uncouple dan Couple
6.1 Pendahuluan Landasan Teori Sistem Vibrasi Bebas Dengan Peredaman
Uncouple dan Couple
Persamaan gerak dengan peredaman untuk 3 derajat kebebasan dapat diturunkan
dengan metode Newton sebagai berikut :
0)()( 122122111111 xxKxxCxKxCxm
0)()()()( 23323312212222 xxKxxCxxKxxCxm
0)()( 23323333 xxKxxCxm
atau
3
2
1
000000
mm
m
3
2
1
xxx
+
33
3322
221
0
0
CCCCCC
CCC
2
2
1
xxx
+
33
3322
221
0
0
CCCCCC
KKK
3
2
1
xxx
= 0
dapat disederhanakan menjadi :
0 xkxcxm
Dalam penyelesaian persamaan ini, ditetapkan konstanta peredaman c
proporsional dengan konstanta pegas k. Apabila dipremultiplikasi dengan
T dan mengganti x dengan NX dan x dengan NX maka akan
diperoleh persamaan :
0 NNN XKXcXmTTT
Imm NT
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 50
By : -Damora Rhakasywi-
NN mkkT
2
Sedangkan :
NN mccT
2
Mengingat :
1 ImN
Persamaan gerak untuk sistem peredaman dengan derajat kebebasan lebih dari
satu adalah :
022
xxx
dan ini mirip dengan persamaan gerak untuk 1 derajat kebebasan
02 xxx yang jawaban persamaan geraknya adalah :
tD
tD
D
xxxtetx
cos)0(sin)0()0(
Mengingat bahwa proses pelepasan ikatan (uncouple) telah membuat masing-
masing elemen dari matrix menjadi independen, maka jawaban persamaan gerak
untuk setiap elemen getaran i adalah sebagai berikut :
tt
ii
i
iiiiii
i DxDiDxxt
ex t
cos)0(sin)0()0()(
Dengan masing-masing komponennya diperoleh melalui proses berikut :
0)0(
1
tNtN XX
0)0(
1
tNtN XX
Mengingat bahwa 2 ccT
N atau iiicN 2 maka
icNi
i
2
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 51
By : -Damora Rhakasywi-
Sedangkan iD diperoleh dari : 2
1 iiiD
Dari persamaan Rayleigh, didapat :
kamac o 1 atau
11 mkaamc o atau secara umum
i
i
kmamc i
1sedangkan cc
TN Apabila masing-masing
elemen dari persamaan iKM
iaMc i
1
di post multiply dengan
dan di premultiply dengan T akan didapat persamaan
11
kmi
amc iN
T atau
12
21
i
ia nin
sebagai contoh , untuk n=3 maka i=3 sehingga
3
2
1
333
222
111
3
2
1
53
53
53
21
aaa
secara umum persamaan tersebut menjadi aQ21
atau : 12
Qa
Dalam kondisi khusus yaitu :
1. Bila i=0 maka mac o maka akan kita peroleh damping ratio yang
berbanding terbalik dengan frekuensi naturalnya.
2. Sedangkan bila i=1 maka c = kai maka damping ratio proporsional dengan
frekuensi naturalnya. Apabila ini terjadi, misal apabila i=1 maka untuk moda
yang lebih tinggi, struktur akan mendapat peredaman yang lebih besar.
6.2 Contoh Soal Sistem Vibrasi Bebas Dengan Peredaman, Uncouple dan Couple
1. Suatu sistem seperti terlihat pada gambar 6.61 di bawah ini dengan massa dan
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 52
By : -Damora Rhakasywi-
konstanta pegas masing-masing m1=70 kg, m2=120 kg, m3=130 kg,
memiliki pegas dengan k1= 612 kg/cm, k2=614 kg/cm, k1= 1252.235kg/cm
dengan peredam kejut yang memiliki konstanta c1=3.2kg.det/m, c2=1.1 kg.det/m dan
c3= 1.1 kg.det/cm. Sistem tersebut pada awalnya berada pada posisi a=[10cm; 20cm;
30cm]; dan kecepatan b=[7cm; 8cm; 9cm]. Tentukan persamaan geraknya dan
buatkan grafiknya.
Gambar 6.61
Penyelesaian soal diatas menggunakan persamaan 2 cCT
N atau
iiNic 2 atau i
Nii
c
2
Dalam perhitungan didapat Di yang diperoleh dari
21 iiDi Dalam penyelesaian soal ini, nilai Di dimasukkan kedalam XNi(t) =
txxiii
i
it
cos0sin0
. Dengan menggunakan pola yang sama, yaitu dengan
memasukkan nilai i dan Di ke dalam persamaan
ttiti
Di
Di
iiiiNi XiDiXXetX
cos0sin00maka matriks didapat
tiXN Nilai i dan Di diperoleh dengan menggunakan persamaan matriks
2 cCT
N , dimana
0500,00500,000500,01000,00500,0
00500,02000,0c dan
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 53
By : -Damora Rhakasywi-
nilai NC adalah
0895,00000105,00000500,0
NC Nilai i diperoleh dari
persamaan 2 cCT
N atau 2
2 i
CNii
dan nilai Di diperoleh dari
persamaan
221 iiDi selanjutnya dilakukan perhitungan terhadap posisi
awal. Seperti disebutkan dalam soal, maka posisi awal terdiri dari perpindahan
(displacement) dengan matriks
03.004.005.0
0tX dan kecepatan
001
0tX , maka
matriks perpindahan tersebut dinormalkan dengan persamaan 001
tNtn XX
dan 01)0(
tNtn XX sehingga diperoleh
0106.00906.00760.0
0tNX dan
3225.06325.07889.1
0tXN Matriks tNiX adalah matriks yang menunjukkan getaran dari
masing-masing massa independen (uncouple) terhadap getaran massa lainnya. Untuk
melihat getaran pada kondisi aktualnya (couple), yaitu dengan memperhitungkan
pengaruh getaran pada massa lain, maka digunakan persamaan tNNt XX .
Ketik program di M-file sebagai berikut untuk Sistem Vibrasi Bebas Dengan
Peredam, Uncouple dan Couple seperti gambar di bawah :
clear all
clc
cc1=3.2; cc2=1.1; cc3=1.1;
k1=612; k2=614; k3=1252.235;
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 54
By : -Damora Rhakasywi-
c=0.06*[cc1+cc2 -cc2 0
-cc2 cc2+cc3 -cc3
0 -cc3 cc3];
k=[k1+k2 -k2 0
-k2 k2+k3 -k3
0 -k3 k3];
%Mendefinisikan matriks massa
m=zeros(3,3)
m([1 5 9])=[70 120 130];
%Perhitungan eigenvalue (frekuensi natural) dari sistem
w=eig(k*inv(m));
e1=k-(m*w(1));
e2=k-(m*w(2));
e3=k-(m*w(3));
c1=zeros(3,1);
c1(1)=1;
c1(2:3)=inv(e1(2:3,2:3))*(-e1(2:3,1));
c2=zeros(3,1);
c2(1)=1;
c2(2:3)=inv(e2(2:3,2:3))*(-e2(2:3,1));
c3=zeros(3,1);
c3(1)=1;
c3(2:3)=inv(e3(2:3,2:3))*(-e3(2:3,1));
mc11=sum(m*c1.^2);
c11=c1/sqrt(mc11);
mc22=sum(m*c2.^2);
c22=c1/sqrt(mc22);
mc33=sum(m*c3.^2);
c33=c3/sqrt(mc33);
p=[c1 c2 c3];
cn=p'*c*p; %cn=matrix ortogonal dari c
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 55
By : -Damora Rhakasywi-
an=[10 20 30]
bn=[7 8 9]
for k=1:3
ksi(k)=cn(k,k)/(2*sqrt(w(k)));
wd(k)=sqrt(w(k))*sqrt(1-ksi(k)^2);
end
for n=1:10000
t(n)=n/500;
y1(n)=(exp(-ksi(1)*sqrt(w(1))*t(n)));
z1(n)=(((bn(1)+an(1)*ksi(1)*sqrt(w(1)))/wd(1))*sin(wd(1)*t(n))...
+bn(1)*cos(wd(1)*t(n)));
A(n)=y1(n)*z1(n);
y2(n)=(exp(-ksi(2)*sqrt(w(2))*t(n)));
z2(n)=(((bn(2)+an(2)*ksi(2)*sqrt(w(2)))/wd(2))*sin(wd(2)*t(n))...
+bn(2)*cos(wd(2)*t(n)));
B(n)=y2(n)*z2(n);
y3(n)=(exp(-ksi(3)*sqrt(w(3))*t(n)));
z3(n)=(((bn(3)+an(3)*ksi(3)*sqrt(w(3)))/wd(3))*sin(wd(3)*t(n))...
+bn(3)*cos(wd(3)*t(n)));
C(n)=y3(n)*z3(n);
xp(1,n)=A(n);
xp(2,n)=B(n);
xp(3,n)=C(n);
end
x=p*xp;
figure (1)
plot (t,A,'r',t,B,'k',t,C,'b','linewidth',2);
title('Sistem Vibrasi Dengan Peredam, Uncouple','fontsize',14)
xlabel('waktu(detik)','fontsize',14)
ylabel('amplitudo','fontsize',14)
axis([0 20 -10 10]);
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 56
By : -Damora Rhakasywi-
grid on
figure (2)
plot(t,x,'linewidth',2);
title('Sistem Vibrasi Dengan Peredam,Couple','fontsize',14)
xlabel('waktu(detik)','fontsize',14)
ylabel('amplitudo','fontsize',14)
axis([0 20 -35 35]);
grid on;
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 57
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 6.62 untuk program nomor 1
Setelah anda mengetik program tersebut kemudian jalankan program tersebut
dengan memblok tulisan yang telah kita ketik kemudian click kanan mouse pilih Evaluate
Selection, maka akan kita dapatkan hasilnya.
Gambar 6.63 Grafik sistem vibrasi dengan peredam, Uncouple
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 58
By : -Damora Rhakasywi-
Gambar 6.64 Grafik sistem vibrasi dengan peredam, Couple
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 59
By : -Damora Rhakasywi-
BAB VII
Membuat Program Normal Mode Pada Simple Beam
Dan Getaran Bebas Pada Simple Beam
7.1 Pendahuluan Landasan Teori Sistem Normal Mode Pada Simple Beam
Dan Getaran Bebas Pada Simple Beam
Suatu sistem berbentuk simple beam seperti terlihat pada gambar 7.71 dibawah ini.
Gambar 7.71 Sistem simple beam
Memiliki syarat batas 00 xy dan 02
2''
x
yyt
Karena xtfnxty nn , dan tfn yang tidak nol pada setiap saat maka :
00 n pada x=0 dan x=L 0''
2
2
xxndx
d pada x=0 dan x=L
Dari persamaan xaCxaCxaCxaCxn nnnn coshsinhcossin 4321 untuk
x=0 diperoleh : 00cosh0sinh0cos0sin0 4321 CCCC sedangkan
turunan keduanya untuk x=0
00cosh0sinh0cos0sin0''
4321
2 CCCCa
Karena sin 0 = 0 dan sinh = 0 maka diperoleh :
042 CC
042 CC
sehingga : 042 CC
Sedangkan untuk x=L diperoleh :
0coshsinhcossin 4321 aLCalCaLCaLCL
Mengingat bahwa 042 CC maka
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 60
By : -Damora Rhakasywi-
0sinh3sin1'' 2
aLCaLCaL karena sin aL = sinh aL maka 2C3 sinh
aL=0 dan diperoleh C 3=0, Karena C1=0 maka sin aL=0 Dengan demikian aL=nπ dimana
n=1, 2, 3, 4 ……………….
Karena EIma
24 dan aL=nπ maka diperoleh 4
222
LmEIn . Dari penyelesaian
ini diperoleh characteristic shape untuk simple beam xLnAx nnsin , Untuk
memenuhi persyaratan normal mode 1
0
242
EImadxxi atau
1
0sin
22
EImdxxL
nAn maka didapat LAn
2 Apabila posisi awal xf 1 dan
kecepatan awal xf 2 diketahui maka getaran bebas pada sistem massa kontinyu simple
beam yang mengikuti persamaan
1
1
0
1
021 sin1cos
ii
idxxftdxxftxy ii dapat dihitung Apabila
01 xf pada setiap lokasi dan 02 xf untuk semua lokasi, kecuali pada titik x=x1
mPoxf 11 . Selanjutnya
,3sin2,2sin2,sin2,2321 L
xLxL
xLxL
xLxLAn
1
0
1 0dxxxfBi i dan 1
0
1sin2cos21 dxLxi
LitLmPo
iAi . Karena
1
0dx serta didapat
lxi
LimPAi o 1sin2 maka :
MATLAB 6.1 Untuk Teknik Mesin 61
By : -Damora Rhakasywi-
1
cossinsin2 1
i
tLxi
mP
Lxi
Ly i
i
o
tLxi
Lxi
mLP
ii
o
i
cossinsin12 1
1
6.2 Contoh soal normal mode pada simple beam dan getaran bebas pada simple
beam
1. Tentukanlah grafik dari persamaan tLxi
Lxi
mLPy i
i
o
i
cossinsin12 1
1
untuk
berbagai posisi x, dari beam DiN HE500B dengan L=5 m, E=2,9.107 Mpa,
A=0.023864 m2, I=0.00107175 m4 yang mendapat beban sesaat pada posisi x1 = 2,5 m
dengan besar P = 200 N. Dari gambar terlihat bahwa amplituo maksimum terjadi pada
posisi x = 0.5 kemudian mengecil lagi saat mendekati kedua ujung.
Ketik program di M-file sebagai berikut untuk Sistem Normal Mode Pada Simple
Beam dan Getaran Bebas Pada Simple Beam seperti gambar di bawah :