3.3.1.3. Property Modul ABAQUSCAE
Modul yang telah dibuat selanjutnya diberi property agar bisa dianalisis oleh solver ABAQUS. Dalam memasukkan
property material kedalam model yang telah dibuat harus cermat dan teliti karena bisa jadi ada bagian yang lupa
didefinisikan. Kegagalan dalam proses running terhadap benda uji yang telah dibuat salah satunya karena lupa
memberikan definisi material, section material dan assign section material yang akan diuji. Pilih modul property
kemudian klik Create Material dari kotak dialog Edit material lakukan proses memasukkan data material benda yang akan
dianalisis. Untuk simulasi ini material benda uji adalah aluminium,
steel didalam material options. Masukkan density, sifat elastis dan sifat plastis karena plat akan mengalami deformasi
disepanjang bidang kontak rangka dengan dies, blank holder dan punch yang memungkinkan terjadi deformasi plastis. Plat
ini mempunyai ketebalan 0.5 mm, dengan type material 3D Deformable.
Berikut langkah-langkahnya : 1.
Double klik material, dan ketik nama RST14 pada
kotak name
2. Klik general, klik density, masukkan 7850 kgm
3
3. Klik mechanical, klik elastic, masukkan 3.3496E+010
pada kotak young’s modulus dan 0.3 pada kotak
poisson’s ratio
4. Klik plasticity, klik plastic, isikan besarnya nilai
plastisitasnya sesuai tabel berikut :
Tabel 3.1. Nilai plastisitas material stainless steel RST 14
Yield Stress Plastic Strain
333300000 357280000
0.004222383 370260000
0.008748893 394625000
0.012911487 407880000
0.017381962 421245000
0.021825588 434720000
0.026242592 448305000
0.030633198 462000000
0.034997626 470002500
0.039509323 478060000
0.043996915 492030000
0.048285746 500225000
0.052724942 508475000
0.05714066 516780000
0.061533102 525140000
0.065902469 531920000
0.070297768 536002500
0.074752556 553052500
0.083334518 561660000
0.08759223 567535000
0.091911228 572320000
0.096242657 577125000
0.100553559 581950000
0.10484411 586795000
0.109114486 591660000
0.113364858 596545000
0.117595396 604900000
0.121703271 604642500
0.12604936 618032500
0.134270358 620685000
0.138473833 623337500
0.142659044 619500000
0.147019899 620347500
0.151222934 622370000
0.155373087 622595000
0.159559248 622800000
0.163728499 622985000
0.167880986
623150000 0.172016853
619042500 0.176263196
617320000 0.180421401
611275000 0.184691854
608850000 0.188837575
604532500 0.19302327
598920000 0.197231235
575190000 0.20196382
548240000 0.203571275
480095000 0.206407921
5. Klik OK
Gambar 3.9. Sifat density, elastis dan plastis material Stainless steel RST14
6. Double klik section, dan ketik nama RST14, pada kotak name
dan pilih solid homogoneous, klik tombol continue dan pada edit section, thicknessnya berikan 0.0005m kemudian klik OK
Gambar 3.10. Viewport create section RST14 7.
Kembali ke modul part, pilih Blank RST14, klik tanda +, double klik section assignment dan pilih section RST14,
blokpilih blank OK.
Gambar 3.11. Hasil section assignments
3.3.1.4. Assembly Modul ABAQUSCAE
Modul assembly menyediakan menu untuk merakit beberapa bagian model menjadi satu kesatuan letak
instance sehingga memudahkan kita untuk melakukan simulasi. Di dalam menyusun bagian-bagian benda menjadi
sebuah model yang baik bisa dilakukan dengan cara manual tergantung dari keinginan kita dalam melakukan penyusunan
karena hal ini tidak mempengaruhi proses analisis. 1.
Double klik instance pada modul assembly, pilih Blank RST14, Punch, Holder, Dies kemudian klik OK
2. Klik translate instance, instance list untuk mengedit posisi
part yang masih belum teratur. 3.
Kemudian pemberian Referensi point pada Dies, Punch, Holder caranya pilih tool, kemudian pilih reference point.
Gambar 3.12. Hasil assembly part Instance
Dalam Assembly terdapat langkah-langkah yang penting yaitu proses penentuan sets. Sets adalah penentuan
node atau element dan bagian yang berinteraksi selama proses simulasi. Dalam proses simulasi ini terdapat tujuh Sets.
Pada modul assembly, double click set, isikan nama, pilih area set yang dipilih seperti keterangan berikut :
1. Rp-punch : Pilih referensi point dari Punch 2. Rp-holder : Pilih referensi point dari Blank Holder
3. Rp-dies : Pilih referensi point dari Dies 4. Punch
: pilih seluruh Punch 5. Holder
: Pilih seluruh Blank Holder 6. Dies
: Pilih seluruh Dies 7. Blank tipis : Pilih seluruh Blank tipis
Selain sets langkah lain dalam assembly adalah penentuan surface. Surface adalah penentuan bagian-bagian
permukaan yang bergesekan selama proses simulasi. Dalam proses deep drawing ini terdapat sembilan surface.
Double klik surface pada modul assembly, isikan nama dan sisi permukaan seperti keterangan berikut :
1. Atas Blank Tipis : Pilih bagian atas dari Blank tipis
pilih warna brown 2. Bawah Blank Tipis
: Pilih bagian bawah dari Blank tipis pilih warna brown
3. Dies : Pilih seluruh Dies kemudian pada
pilih warna brown 4. Holder
: Pilih bagian bawah dari Blank
holder, pilih warna brown
5. Punch : Pilih seluruh bagian Punch, pilih
warna brown
Gambar 3.13. Viewport Create Surface Punch
3.3.1.5. Step Modul ABAQUSCAE
Modul Step digunakan untuk menentukan langkah yang akan dilalui selama proses simulasi. Dalam menentukan Step
yang diinginkan maka harus mengetahui model dari benda yang diuji. Step yang dipilih tergantung dari berapa banyak
proses yang dilakukan oleh model. Penelitian deep drawing ini mengambil step dynamic explicit dengan pertimbangan bahwa
selama terjadi benturan, benda mengalami perilaku dinamik dengan menyerap energi kinetik yang menyebabkan
terjadinya deformasi permanen. Berikut langkah-langkahnya :
1. Double klik pada Step, pilih dynamic Explicit. Ketik nama
“Holder ke bawah”, Continue masukkan time period 0.000032
2. Seperti cara yang pertama, Step yang kedua yaitu ketik
nama “Punch Dan Holder Dengan Gaya”, masukkan time period 0.002555
3. Diulangi lagi untuk step yang ketiga yaitu dengan nama
“Punch Ke atas”, dengan time period 0.002555
Gambar 3.14. Viewport Time Period pada Step
3.3.1.6. Interaction Modul ABAQUSCAE
Modul interaction berfungsi untuk menentukan bidang kontak atau jenis interaksi yang dialami oleh model. Dalam
interaction properties ditentukan besarnya koefisien gesek dari tiap bagian yang bergesekan.
1. Double klik pada modul interaction ketik nama Dies-
blank dan pilih contact, continue. 2.
pada edit contact property, pilih mechanical dan klik tangensial behavior dan pilih penalty friction formulation.
3. Masukkan 0.0015 pada friction koefisien, klik mechanical
dan pilih normal behavior dan pilih hard contact pada pressure overclosure, OK
Gambar 3.15. Modul interaction property
4. Hal yang sama untuk contact antara holder-blank berikan
friction koefisien 0,01 untuk contact antara punch- blank berikan friction koefisien 0.144.
5. Double klik interaction, masukkan holder-atas blank tebal
pada kotak nama stepnya dipilih “initial ”dan pilih surface- to surface contact explicit sebagai interaction type,
continue. 6.
Pada promp area pilih blank holder sebagai first surface dan atas blank tebal sebagai second surface, pada
contact interaction property pilih holder-blank. 7.
Diulangi lagi untuk interaksi antara holder dengan atas blank tipis, punch dengan atas blank tebal, punch dengan
atas blank tipis, interaksi antara dies dengan bawah blank tebal, dan interaksi antara dies dengan bawah
blank tipis dengan cara yang sama seperti diatas dengan menggunakan step “initial”.
Gambar 3.16. Modul Interaction
Selain itu, dapat juga memberikan constraint pada dies, punch dan blank holder yang akan ditabrakkan dengan jenis
rigid body element. 1.
Double klik constraint, berikan nama punch pada kotak name dan pilih rigid body, continue
2. Pada edit Constraint, klik none pada body element, klik
tombol edit, pada promp area klik sets dan pilih punch, kemudian pada reference point, pilih edit, pada set pilih
Rp-punch. 3.
Diulangi lagi untuk constraint pada Dies, dan Blank Holder dengan cara yang sama seperti di atas setelah
selesai klik OK
Gambar 3.17. Menentukan constraint untuk punch, dies dan blank holder
3.3.1.7. Amplitudes modul ABAQUSCAE
Modul amplitudes dugunakan untuk mengatur frekuensi dan amplitudo pada saat simulasi.
Berikut langkah-langkahnya : 1.
Klik dua kali pada modul amplitudes pilih smooth step, continue
2. pada edit amplitudes pilih step time dan masukkan angka
di bawah ini.
Gambar 3.18. Modul amplitudes
3.3.1.8. Load Modul ABAQUSCAE
Modul load digunakan untuk menentukan jenis beban yang dikenakan pada model.
1. Klik dua kali pada modul load, berikan nama ”holder
dengan gaya”, step dipilih holder ke bawah, pilih katagory mechanical dan pilih concentraced force,continue
2. Pada region selection pilih Rp-holder, continue. Pada
dialog box edit load masukkan harga pada CF2 = -19600. dan pilih OK.
Gambar 3.19. Modul load Selain itu pada modul load bisa untuk menentukan
boundary conditions pada benda yang dianalisis.. Total boundary condition dalam simulasi ini sebanyak sepuluh
boundary conditions. Tabel 3.2. Step boundary condition
Nama BCS
Step Type
Region Boundary
conditon
BC 1 Initial
Displacementrotation Rp-
Holder UR1,UR2,UR3
BC 2 Initial
Displacementrotation Rp-
Holder U1, U2, U3
BC 3 Initial
Displacementrotation Rp-
Punch U1, U2, U3
BC 4 Initial
Displacementrotation Rp-
Punch UR1,UR2,UR3
BC 5 Initial
Displacementrotation Rp-Dies
U1, U2, U3 BC 6
Initial Displacementrotation
Rp-Dies UR1,UR2,UR3
BC 7 holder
kebawah Displacementrotation
Rp- Holder
U2 = -0.00032
BC 8 Punch
holder dengan
gaya Displacementrotation
Rp- Punch
U2 = - 0.04
BC 9 Punch
keatas Displacementrotation
Rp- Punch
U2 = 0.04 BC 10
Punch keatas
ENCASTRE Picked
U1=U2=U3=UR 1=UR2=UR3=0
Gambar 3.20. Modul boundary condition
3.3.1.9. Mesh Modul ABAQUSCAE
Modul Mesh
dipergunakan untuk
mengontrol pembuatan mesh pada model. Jumlah node dan element bisa
dikontrol dengan menggunakan mesh control, termasuk bentuk element mesh serta bagaimana penempatan jumlah
nodenya. Mesh memegang peranan yang sangat penting dalam menentukan keakuratan analisis dan simulasi, karena
jumlah atau node yang diberikan pada model akan mempengaruhi ketelitian hasil simulasi. Untuk mencapai hal ini
biasanya bagian yang diteliti diberikan jumlah element yang lebih banyak daripada bagian yang diteliti.
1. Pada modul Mesh, pilih blank RST14 dan klik tanda +,
double klik mesh. 2.
Pada menu bar, pilih mesh dan pilih element type, dan ubah element library, diganti dengan explicit, pilih 3D
stress, OK
Gambar 3.21. Modul element type 3.
Pada menu bar, klik seed dan pilih part dan masukkan
0.001 pada seed size.
Gambar 3.22. Modul seed
4. Pada menu bar, klik Mesh dan pilih part, klik yes pada
promp area.
Gambar 3.23. Hasil Meshing Part 5.
Diulangi lagi untuk blank holder, Punch dan Dies.
3.3.1.10. Job modul ABAQUSCAE
Modul Job berfungsi untuk mendeskripsikan model kemudian diserahkan kepada program ABAQUS untuk
melakukan analisis numeric. Pada modul ini bisa dikontrol apakah simulasi yang dilakukan berhasil atau tidak, jika terjadi
error message di dalam prompt area maka bisa kembali ke modul sebelumnya untuk memperbaiki kesalahan yang terjadi
selama proses interasi numeric yang dilakukan oleh ABAQUS solver. Berikut langkah-langkahnya :
1. Double klik modul job, masukkan nama RST14 pada
kotak name, continue, kemudian klik OK
Gambar 3.24. Modul job 2.
Klik kanan pada Job RST14 tadi dan klik submit. 3.
Klik kanan pada Job RST14, dan pilih monitor untuk memonitor jalanya proses running.
3.3.1.11. Visualization Modul ABAQUSCAE
Modul Visualisasi berfungsi untuk menampilkan hasil simulasi yang dinyatakan berhasil di dalam ABAQUS Explicit
dan ABAQUS Solver input file. Disini bisa dilihat tampilan model yang telah dibuat dalam bentuk animasi gerak.
Pengamatan dapat dilakukan pada model meliputi daerah yang mengalami penyerapan energi yang tinggi, deformasi
yang dialami benda uji.
Gambar. 3.25. Visualisasi punch, blank holder, blank, dan dies
3.3.1.12. Visualisasi grafik
Dari modul Visualisasi dapat ditampilkan grafik yang menjadi acuan untuk melakukan analisis. Keluaran yang
diinginkan bisa ditampilkan dalam bentuk grafik. Berikut cara menampilkan grafik hasil simulasi:
1. Pilih History output request, lalu klik kanan dan pilih
Create.
Gambar 3.26. Create History 2.
Pada domain pilih set dan rp-punch. 3.
Pada output variables, pilih displacementvelocity acceleration, U, translation and rotations, kemudian pilih
U2.
4. Pilih forcesreactions, RF, reaction forces and moment,
kemudian pilih RF2. 5.
Ok
Gambar 3.27. Edit History output request
3.3.1.13. Visualisasi video
Dari modul visualisasi dapat ditampilkan diimport ke dalam bentuk video dengan format AVI. Berikut cara
mengubah file ke dalam bentuk video : 1.
Dalam modul visualization , klik menu animate kemudian pilih save as.
Gambar 3.28. save image animation 2.
Tentukan nama file dan lokasi untuk menyimpan hasil animasi pada kotak file name.
3. Terakhir klik OK.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan dibahas hasil dari penelitian uji deep drawing yang menggunakan 4 jenis material yaitu RST14, RST13, kuningan
Brass, dan aluminium. Penelitian dilakukan dengan metode elemen hingga yang menggunakan paket software Abaqus. Untuk mengetahui
sifat plastisitas dari material tersebut, maka dilakukan uji tarik terlebih dahulu. Bagian pertama dari bab ini merupakan analisis terhadap sifat
plastisitas yang diperoleh dari uji tarik. Bagian kedua merupakan analisis terhadap produk hasil simulasi deep drawing, terutama membahas
pengaruh sifat plastisitas terhadap hasil produk deep drawing, yang dapat berupa cacat kerut wrinkling atau menghasilkan produk yang sempurna.
4.1. Analisis Hasil Uji Tarik Material
4.1.1. Property stainless steel RST14:
0.00E+00 1.00E+08
2.00E+08 3.00E+08
4.00E+08 5.00E+08
6.00E+08
0.000 0.050
0.100 0.150
0.200 0.250
0.300 Regangan
T e
g a
n g
a n
, P
a
Gambar 4.1. Kurva tegangan - regangan nominal stainless steel RST14 hasil uji tarik
Dari hasil uji tarik yang menghasilkan nilai tegangan dan regangan nominal tersebut maka kemudian dihitung nilai tegangan dan regangan
sebenarnya true stress- true strain, dan juga nilai Modulus Young E sebagai berikut:
Modulus Young, E = Tegangan saat luluhregangan saat luluh
y y
E
ε σ
=
E = 3.34E+10 Pa Tabel 4.1. Properti material stainless steel RST14
Engineering strain Engineering stress True strain True stress Plastic strain
0.000 0.00E+00
0.000 0.00E+00
0.005 1.98E+08
0.005 1.99E+08
0.010 3.30E+08
0.010 3.33E+08
0.000 0.015
3.52E+08 0.015
3.57E+08 0.004
0.020 3.63E+08
0.020 3.70E+08
0.009 0.025
3.85E+08 0.025
3.95E+08 0.013
0.030 3.96E+08
0.030 4.08E+08
0.017 0.035
4.07E+08 0.034
4.21E+08 0.022
0.040 4.18E+08
0.039 4.35E+08
0.026 0.045
4.29E+08 0.044
4.48E+08 0.031
0.050 4.40E+08
0.049 4.62E+08
0.035 0.055
4.46E+08 0.054
4.70E+08 0.040
0.060 4.51E+08
0.058 4.78E+08
0.044 0.065
4.62E+08 0.063
4.92E+08 0.048
0.070 4.68E+08
0.068 5.00E+08
0.053 0.075
4.73E+08 0.072
5.08E+08 0.057
0.080 4.79E+08
0.077 5.17E+08
0.062 0.085
4.84E+08 0.082
5.25E+08 0.066
0.090 4.88E+08
0.086 5.32E+08
0.070 0.095
4.90E+08 0.091
5.36E+08 0.075
0.100 4.95E+08
0.095 5.45E+08
0.079 0.105
5.01E+08 0.100
5.53E+08 0.083
0.110 5.06E+08
0.104 5.62E+08
0.088 0.115
5.09E+08 0.109
5.68E+08 0.092
0.120 5.11E+08
0.113 5.72E+08
0.096 0.125
5.13E+08 0.118
5.77E+08 0.101
0.130 5.15E+08
0.122 5.82E+08
0.105 0.135
5.17E+08 0.127
5.87E+08 0.109
0.140 5.19E+08
0.131 5.92E+08
0.113 0.145
5.21E+08 0.135
5.97E+08 0.118
0.150 5.26E+08
0.140 6.05E+08
0.122 0.155
5.24E+08 0.144
6.05E+08 0.126
0.160 5.25E+08
0.148 6.09E+08
0.130 0.165
5.31E+08 0.153
6.18E+08 0.134
0.170 5.31E+08
0.157 6.21E+08
0.138 0.175
5.31E+08 0.161
6.23E+08 0.143