62
18. Penghalusan mesh. Klik kanan pada pilih insert 19. Klik Face kemudian klik pada bagian radius dalam dan
20. Masukkan 3 untuk ukuran Gambar 3.21 21. Klik toolbar untuk melihat hasil meshing.
22. Pilih insert, kemudian pilih untuk menghaluskan mesh pada bagian bawah dengan cara yang sama pada langkah 18 s.d. 20.
23. Klik toolbar untuk melihat hasil meshing. 24. Klik ganda untuk pemberian kondisi batas, yaitu
dan
25. Klik kanan pada OutlineInsert .
Gambar 3.21. Hasil refinement mesh pada dua bidang
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
63
3.5.1.3. Kondisi batas dan beban Setup Kondisi batas dan beban dibuat dengan cara-cara berikut:
1. Klik kanan , Insert . Pilih Face yang
normal terhadap arah X, kemudian isikan X Component = 0 mm.
Gambar 3.22. Kondisi batas perpindahan arah X=0 2. Langkah yang sama untuk bidang yang normal terhadap Z dan Y=0
3. Klik kanan insert . Pilih Face ,
kemudian klik bagian dalam. Isikan harga tekanan 5 MPa Gambar 3.23.
Gambar 3.23. Kondisi batas tekanan internal 5 MPa
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
64
3.5.1.4. Solusi solution Solusi untuk menentukan output tegangan dibuat dengan cara-cara berikut:
1. Klik ganda
2. Klik kanan pilih Insert Stress Normal 3. Pada pilih Orientation X Axis
4. Ulangi langkah ke 2 untuk tegangan normal arah sumbu Y dan Z. 5. Klik kanan pilih Insert Stress Equivalent von-Mises
6. Klik kanan Solution Insert Deformation Directional Orientation Z Axis.
3.5.1.5. Hasil result
Untuk melihat hasil simulasi, klik ganda pada Results Solve. Solvesss
3.5.2. Validasi hasil tegangan elastis Validasi hasil tegangan elastis dibandingkan dengan tegangan desain izin
maksimum tube superheater, sesuai dengan desain umur, dan desain temperatur, seperti pada tabel 3.10.
Tabel 3.10. Tegangan desain izin maksimum SA 213 T11 MPa [54].
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
65
3.5.3. Simulasi thermal stress Tube
bertekanan 5 MPa dan temperatur bervariasi pada dinding 390°C sd. 400°C pada bagian dalam dan drop 420°C sd. 320°C pada bagian luar, mendekati
dengan kondisi operasional sebelum dan saat kegagalan. Langkah-langkah simulasi thermal stress memiliki urutan yaitu; 1 memilih
sistem pada toolbox Custom System, 2 klik ganda thermal stress, 3 klik kanan
pada Steady State Replace With Transient Thermal, 4 menyelasaikan simulasi
termal sesuai dengan urutan program seperti tampak pada gambar 3.24.
Gambar 3.24. Langkah-langkah simulasi thermal stress 3.5.3.1. Data material engineering data
Cara memasukkan data material adalah dengan klik ganda Engineering data
. dan pilih add new material. Data material SA 213 T11 Tabel 3.11 untuk simulasi
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
66
thermal stress adalah temperature-dependent material properties. Sifat material
diperoleh dari literatur [53] dan [54], meliputi berat jenis, modulus, kekuatan, koefisien ekspansi termal, konduktivitas termal, dan panas spesifik. Setelah data
dimasukkan, klik tanda centang pada kolom parameterized. Tabel 3.11. Data material SA 213 T11 temperature-dependent [53, 54]
Model material elastis-plastis dipilih multilinier isotropic hardening. Pada temperatur 400°C, SA 213 T11 memiliki sifat kekuatan seperti gambar 3.25.
Gambar 3.25. Kekuatan SA 213 T11 pada temperatur tinggi [53, 54].
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
67
Baja yang ulet ductile akan mulai mencapai batas elastis jika pemuluran yield
melewati 0,005 mm [57]. Besarnya tegangan mulur σ
y
SA 213 T11 pada temperatur 400°C adalah 160 MPa Gambar 3.23. Nilai regangan ini diperhitungkan
sebagai regangan plastis inisial untuk model pada simulasi ini [32, 39]. Kemudian tegangan dinaikkan sehingga tampak seperti tabel 3.12. berikut:
Tabel 3.12. Sifat multilinear isotropic hardening
3.5.3.2. Giometri dan mesh Tube
sepanjang 100 mm, diameter dalam 36,5 mm, diameter luar 44,5 mm digambar dengan langkah-langkah sebagai berikut:
1. Klik kanan Geometry
pilih New Geometry
untuk menggambar. 2. Pilih unit
millimeter
3. Klik XY Plane pada Tree Outline Transient Thermal ANSYS. 4. Klik ikon Look At FacePlaneSketch
