ANALISIS PERBANDINGAN PEMODELAN RETAK PERMUKAAN PADA BIDANG DATAR, CEMBUNG DAN CEKUNG AKIBAT BEBAN TARIK

Abstract

Pengembangan struktur yang sering sekali digunakan dapat berupa pelat, poros, maupun pipa dalam berbagai komponen struktural dan rekayasa. Proses pembuatan dan penanganan struktur komponen yang tidak tepat dapat menyebabkan struktur mengalami cacat seperti retak permukaan. Struktur komponen bekerja dengan diberikan pembebanan secara siklik sehingga dapat menyebabkan terjadinya fatigue. Nilai SIF merupakan parameter yang digunakan untuk mengevaluasi retak. Tujuan dari penelitian ini adalah (1) menentukan pengaruh variasi nilai a/c terhadap faktor intensitas tegangan pada retak permukaan datar, cembung, dan cekung akibat beban tarik, (2) menentukan pengaruh variasi nilai a/t dan a/D terhadap faktor intensitas tegangan, (3) menentukan pengaruh corner point singularity terhadap faktor intensitas tegangan, (4) menentukan kesesuaian element meshing (element tetrahedron dan element hexahedron) terhadap SIF retak permukaan datar, cembung, dan cekung akibat beban tarik untuk pengembangan desain retak permukaan. Metode yang digunakan untuk menghitung SIF berupa model elemen hingga dan metode numerik. Model pelat datar, poros pejal, dan pipa dengan retak permukaan yang berbeda dikenai pembebanan tarik untuk berbagai variasi geometri retak disimulasikan. Rasio perbandingan kedalaman retak dan panjang retak (a/c) divariasikan sebesar 0,5; 1; 1,5; rasio perbandingan kedalaman retak dan tebal dinding (a/t) divariasikan sebesar 0,1; 0,2; 0,3; rasio perbandingan kedalaman retak dan diameter (a/D) divariasikan sebesar 0,05; 0,075; 0,1. Berdasar simulasi dan validasi yang telah dilakukan diperoleh tren kurva yang sesuai terhadap laporan teknis terpublikasi dengan galat kurang dari 5%. Hasil penelitian menunjukkan nilai SIF terbesar terdapat pada pelat datar dengan konfigurasi a/t = 0,3 dan a/c = 0,5 bernilai 0.9498 MPa√𝑚𝑚. Sementara nilai SIF terkecil terdapat pada poros pejal dengan konfigurasi a/D = 0,05 dan a/c = 1,5 bernilai 0,5157 MPa√𝑚𝑚. Geometri retak mempengaruhi nilai SIF. Nilai SIF yang lebih besar terjadi pada variasi a/t, a/D yang lebih besar dan a/c yang lebih kecil.