Solusi Numerik Faktor Intensitas Tegangan untuk Retak Permukaan Semi-Elliptical pada Silinder dengan Takikan Melingkar

Abstract

Solusi Numerik Faktor Intensitas Tegangan untuk Retak Permukaan Semi-Elliptical pada Silinder dengan Takikan Melingkar. Struktur berbentuk turbular, seperti poros, baut, dan sekrup merupakan perlalatan mekanik yang digunakan untuk menyambungkan suatu material secara bersamaan. Namun, peralatan tersebut sering mengalami pembebanan siklik yang berupa beban aksial, lentur dan puntir. Sehingga, keretakan pada permukaan sering terjadi, akibat dari beban yang melebihi batas kemampuan material tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan studi numerik pada retak permukaan yang terjadi, khusunya pada material poros dengan takikan melingkar. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah simulasi dengan menggunakan perangkat lunak, yaitu ANSYS Workbench. Terdapat 64 variasi model spesimen poros dengan takikan dan 6 model poros tanpa takikan. Kemudian, ukuran elemen pada spesimen tersebut di atur sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan. Elemen paling kecil berada pada daerah takikan yang terdapat retak. Ukuran retak divariasikan berdasarkan ukuran yang telah dibuat sebelumnya. Setelah itu, pemberian beban tarik sebesar 100MPa secara konstan. Hasil yang didapatkan berupa grafik nilai faktor intensitas tegangan pada lintasan retak. Hasil grafik menyimpulkan, bahwa semakin besar nilai perbandingan D/d, maka nilai pada ujung-ujung permukaan dan kedalaman retak juga akan semakin meningkat. Semakin besar perbandingan nilai a/c, maka nilai SIFs maksimum yang sebelumnya berada pada titik terdalam retak, kemudian berpindah ke ujung-ujung permukaan retak. Perubahan nilai r/d hanya mempengaruhi nilai SIFs pada ujung-ujung permukaan retak. Pada titik terdalam retak nilai SIFs-nya cenderung tidak berubah. Pada perbandingan smooth dan notched cylinder, notched cylinder memiliki nilai SIFs yang lebih besar. Artinya, takikan sangat mempengaruhi nilai SIFs.