METODOLOGI PENELITIAN Analisis Simulasi Elemen Hingga Kekuatan Crane Hook Menggunakan Perangkat Lunak Berbasis Sumber Terbuka

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Instalasi Sistem Operasi Distro Linux

Sistem operasi distro Linux menyediakan kemudahan dan dukungan paket program yang lengkap. Pada sistem operasi distro Linux perangkat lunak metode elemen hingga yang berlisensi terbuka akan diinstal, dijalankan, dan dimodifikasi. Secara umum proses instalasi Linux dari berbagai distro sama dengan instalasi Windows dengan membuat booting ke cd compact disk. Berikut proses instalasi Ubuntu sistem operasi distro Linux, yaitu : 1. Membuat booting ke cd Linux dan menentukan pilihan Menetapkan proses booting pertama pada computer untuk membaca CD- ROOM, maka computer akan langsung membaca cd iso sabily yang ada pada cd room ketika proses restart dengan tampilan seperti yang terlihat pada gambar 3.1. Untuk melakukan instalasi pilih “Install Sabily”. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.1 Tampilan pilihan instalasi 2. Memilih bahasa yang digunakan Tahapan “install sabily” yang telah dipilih, selanjutnya akan muncul pertanyaan dialog box untuk pemilihan bahasa, seperti terlihat pada gambar 3.2. Gambar 3.2 Tampilan pilihan bahasa Setelah memilih salah satu bahasa yang diinginkan, lalu klik “forward”. 3. Memilih lokasi waktu Tahapan selanjutnya setelah pemilihan bahasa adalah pemilihan lokasi waktu seperti pada gambar 3.3. Untuk wilayah Indonesia, pilih region Asia dan zone Indonesia Jakarta. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.3 Tampilan pilihan lokasi waktu Waktu yang sudah ditentukan akan secara otomatis menjadikan format waktu sistem operasi akan menjadi GMT+7. Kemudian untuk tahapan selanjutnya klik “forward”. 4. Memilih susunan papan ketik Tahapan selanjutnya setelah pemilihan bahasa dan lokasi waktu adalah pemilihan susunan papan ketik keyboard layout seperti terlihat pada gambar 3.4 Gambar 3.4 Tampilan pilihan susunan papan ketik Klik “forward” untuk menuju ke tahapan selanjutnya. 5. Mempersiapkan ruang disk Susunan papan ketik keyboar layout yang sudah ditetapkan selanjutnya adalah tahap persiapan ruang disk, seperti pada gambar 3.5 Universitas Sumatera Utara Gambar 3.5 Tampilan persiapan ruang disk Pilih “erase and use the entire disk”, untuk install penuh pada disk, atau pilih “specify partition manually” untuk install pada bagian disk tertentu. Lalu klik “forward”. 6. Mengisi data pengguna Tahapan selanjutnya adalah memasukkan data identitas pengguna beserta penetapan password seperti pada gambar 3.6. Gambar 3.6 Tampilan pengisian data pengguna Klik “forward” untuk melanjutkan. 7. Siap untuk instalasi Tahapan ini merupakan tahap akhir persiapan proses instalasi. Klik “install pasang” untuk melakukan proses instalasi, seperti gambar 3.7. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.7 Tampilan siap untuk diinstal 8. Instalasi Sistem Proses instalasi Sabily dapat diukur dengan adanya tampilan persen penyelesaian instalasi seperti pada gambar 3.8. Gambar 3.8 Tampilan Proses Instalasi Sistem 9. Instalasi Selesai Proses instalasi telah selesai ditandai dengan munculya pernyatan instalasi telah selesai seperti gambar 3.9. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.9 Tampilan Instalasi Selesai

3.2 Instalasi Aplikasi Salome Meca

Sistem operasi linux Sabily yang telah diinstalasi, selanjutnya dilakukan instalasi Salome Meca 2009 sebagai perangkat lunak utama untuk simulasi elemen hingga yang akan digunakan. Adapun tahapan proses instalasai Salome Meca 2009 adalah sebagai berikut : 1. Memperoleh Perangkat Lunak Perangkat lunak Software Salome-Meca-2009.1-GPL dapat kita unduh secara gratis dari internet yakni di situs www.caelinux.com dengan ukuran muatan file sekitar 700MB. Unduhan download juga bisa dilakukan secara langsung melalui terminal linux dengan cara mengetikkan perintah “wget” yakni sebagai berikut : Ketikkan melalui terminal linux : wget ftm:cae- linux:salomecaelinux.dyndns.orgpackagessalome-meca- 2009.1SALOME-MECA-2009.1GPL.tgz Cara pengunduhan Salome Meca dari internet dapat dilihat pada gambar 3.10 Universitas Sumatera Utara Gambar 3.10 Mengunduh Salome-Meca Kemudian tekan enter untuk melakukan proses pengunduhan dari internet. 2. Proses Instalasi Setelah proses pengunduhan selesai dilanjutkan dengan proses instalasi. Proses instalasi Salome-Meca-2009.1-GPL juga dilakukan dengan perintah dalam terminal, masuk ke direktori folder tempat Salome- Meca-2009.1-GPL yang baru di download dengan menggunakan perintah “cd” seperti terlihat pada gambar 3.11. Gambar 3.11 Menuju ke direktori Salome-Meca Selanjutnya membuka paketnya dengan perintah : tar –xvvf SALOME-MECA-2009.1-GPL.tgz sebagai contoh dapat dilihat pada gambar 3.12. Gambar 3.12 Mengekstrak paket Salome-Meca Universitas Sumatera Utara Memindahkan arsip file Salome Meca ke direktori opt dengan perintah : sudo mv SALOME-MECA-2009.1-GPL opt Menjalankan perintah instalasi dengan mengetikkan : cd optSALOME-MECA-2009.1-GPLpostinstall sudo .postinstall.py kemudian ganti file kepemilikan dir dengan perintah : sudo chown –R root:root opt SALOME-MECA-2009.1-GPL 3. Membuat link simbol Salome-Meca bisa diatur agar dapat dibuka dari lokasi direktori manapun, maka perlu membuat Link simbol dengan cara mengetikkan pada terminal perintah berikut : cd usrlocalbin sudo ln -s optSALOME-MECA-2009.1-GPLrunSalomeMeca runSalomeMeca sudo ln -s optSALOME-MECA-2009.1-GPLkillSalome killSalome cd 4. Menjalankan Salome-Meca Universitas Sumatera Utara Perangkat lunak Salome Meca dapat dibuka melalui terminal dengan cara mengetikkan perintah : runSalomeMeca Gambar 3.13 Pembukaan Salome Meca Tampilan Launch Salome Meca seperti terlihat pada gambar 3.13 akan muncul setelah memasukkan perintah runSalomeMeca di atas. Kemudian untuk menutup program tersebut bisa dilakukan dengan mengetikkan perintah : killSalome

3.3 Simulasi

Simulasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah pada dua perangkat lunak, yakni Salome-Meca dan pada Microsft Visual Nastran 2004, kemudian memperlihatkan bagaimana prosedur analisis antara kedua perangkat lunak tersebut dan kemudian membandingkan hasilnya. Adapun studi kasus yang diangkat dalam penelitian ini adalah Universitas Sumatera Utara mensimulasikan kondisi pembebanan pada crane hook,

3.3.1 Spesifikasi Crane Hook

Spesifikasi Crane Hook yang akan dianalisa menggunakan Salome Meca ini dirujuk dari pada data sekunder yang penulis dapatkan dari internet sebagai studi kasus yakni jurnal P. Vijay. 2009. dengan data spesifikasi sebagai berikut: a. Beban kerja Crane Hook adalah 8 ton, sehingga F = 78480 N b. Tipe penampang crane hook adalah tipe trapesium c. Material crane hook adalah Mild steel grade 4 baja karbon menengah tingkat 4 dengan kekuatan tarik Syt = 710 MPa. d. Dimensi geometri crane hook dapat dilihat pada Lampiran 2. Pemodelan geometri Crane hook dilakukan dalam software AutoCad 2008 kemudian di import ke Solid Work, pada Solid work geometri Crane hook di- export kedalam format STEP untuk dapat dibuka pada Salome Meca.

3.3.2 Simulasi Pada Salome-Meca

Simulasi pada Salome-Meca identik dengan perangkat lunak elemen hingga berbayar lainnya, yakni ada tahap pre-processing, analisis dan post- processing. Tahapan-tahapan dalam melakukan analisis pada Salome-Meca dilakukan dalam modul-modul tertentu yang terdapat pada salome-meca. Untuk lebih jelas dapat dilihat sebagai berikut :

1. Tahap Pre-processing

Tahap pre-processing pada salome-meca dilakukan pada modul geometry dan modul mesh. Sesuai nama modul-modul tersebut, maka dapat diketahui pada modul geometry adalah modul untuk melakukan pemodelan geometri. Antarmuka modul geometri Salome Meca dapat dilihat pada gambar 3.14. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.14 Antarmuka modul geometri Proses pemodelan geometri pada geometry module terdapat dua cara, pertama bisa melakukan penggambaran langsung pada Salome Meca dan kedua bisa melakukan import model geometri dengan extensi file STEP, BREP dan IGES yang sudah digambar dari perangkat lunak lain. Gambar 3.15 Mengimport geometri dengan format STEP. Adapun proses yang dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan melakukan import geometri yang sudah digambar sebelumnya, Caranya yakni pertama, klik pada file import kemudian cari dan pilih file geometri yang sebelumnya sudah digambar menggunakan perangkat lunak lain. Gambar 3.15 memperlihatkan proses import geometri pada modul Universitas Sumatera Utara geometri Salome Meca. Gambar 3.16 Geometri hook.STEP yang berhasil diimport Geometri yang sudah terbentuk pada Salome Meca baik itu digambar lansung pada salome-meca maupun diimport dari perangkat lunak lain seperti terlihat pada gambar 3.16, selanjutnya akan dilanjutkan dengan pembuatan grup geometri. Grup geometri dibuat sebagai tempat memberikan kondisi batas pada geometri hook seperti lokasi pemberian beban dan constrain. Klik new entity create group. Seperti terlihat pada gambar 3.17, pada jendela yang muncul, pilih shape type dengan face. Kemudian Beri nama untuk grup constrain. Sebagai contoh ketikkan FIX pada name. Maka secara otomatis area pada bagian atas crane hook adalah bernama group FIX, tujuannya adalah agar nanti ketika pendefinisian di tahap analisis pada code aster, yang dipanggil sebagai area constrain adalah group FIX ini. Pilih area face yang akan dijadikan constrain klik apply. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.17 Pembuatan grup pada face sebagai constrain area. Kemudian dilanjutkan dengan tahap pembuatan group load. Seperti terlihat pada gambar 3.18. Gambar 3.18 Pembuatan grup pada face sebagai load area Klik : area face yang akan dijadikan load face klik apply and close. Grup pada modul geometri telah ditentukan, maka pengerjaan dilanjutkan di dalam modul mesh. Pada modul mesh, geometri hook dari modul geometri akan di-mesh atau definisikan dalam bentuk bagian- bagian parsial yang terbagi-bagi dalam satu kesatuan hingga membentuk semacam jaring mesh. Untuk masuk ke modul mesh, klik mesh pada toolbar, kemudian pilih create mesh. Modul mesh merupakan modul untuk menentukan hypotesis dan Universitas Sumatera Utara algoritma mesh agar mesh yang akan dibuat pada geometri Crane hook bisa terbentuk dan lebih halus, karena hasil mesh yang lebih halus akan menghasilkan hasil perhitungan yang lebih baik nantinya. Untuk melakukan mesh pada geometri hook, Pada Create mesh pilih cut_1 pada geometry pada “assign a set of hypetheses” pilih automatic tetrahedron pilih auto mesh dengan nilai 20, seperti terlihat pada gambar 3.19. Gambar 3.19 Penentuan hipotesis dan algoritma mesh. Hipotesis mesh yang telah didefinisikan maka dilanjutkan dengan mengklik Compute. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.20 Hasil meshing dengan hipotesis automatic tetrahedron Geometri yang telah berhasil di-mesh akan terlihat seperti gambar 3.20.

2. Tahap Analisis

Geometri yang telah diproses meshing maka akan dilanjutkan pada tahap analisis. Tahap analisis pada Salome Meca dilakukan pada modul aster. Pada tahap analisis di modul aster digunakan suatu file comm. File comm merupakan file induk yang akan dibaca oleh mesin Code Aster sebagai parameter untuk analisis elemen hingga yang didalamnya berisi perintah-perintah khusus, pendefinisian material dan pendefinisian model permasalahan. Code Aster pada Salome Meca berada di dalam modul aster, di modul aster terdapat beberapa perangkat yang digunakan untuk membantu pengguna dalam membuat file comm tersebut, seperti EFICAS dan ASTK. Salah satu kelebihan salome meca adalah tersedianya empat jenis wizard penyelesaian permasalahan elemen hinga, yakni wizard Universitas Sumatera Utara permasalahan linear elasticity, wizard permasalahan modal analysis, wizard permasalahan thermal linear dan wizard permasalahan fluid-solid interaction. Penelitian ini dilakukan analisis kekuatan mekanik pada crane hook yang bisa dilakukan dengan anilisis elastis linier, sehingga penulis menggunakan wizard analisis linear elasticity seperti terlihat pada gambar 3.21. Klik : linear elasticity wizard 3D untuk model solid tiga dimensi Gambar 3.21 Wizard analisis lenear elastis. Klik : Next Geometry Next pilih object Cut_1. Langkah selanjutnya dilakukan pemasukan data material properties seperti gambar 3.22. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.22 Pemasukan data material properties awal Tahapan selanjutnya adalah pemberian nilai nol untuk setiap derajat kebebasan pada area constrain yakni pada grup FIX yang telah didefinisikan sebelumnya pada modul geometri,seperti gambar 3.17. Proses ini terlihat pada gambar 3.23. Kemudian klik : Next. Gambar 3.23 Pemberian nilai pada area constrain Tahapan dilanjutkan pada tahap penentuan dan pemberian nilai pada area pembebanan load. Beban yang diberikan adalah beban tekanan pada area yang sudah didefinisikan sebelumnya pada grup geometri Universitas Sumatera Utara dengan luas area pembebanan adalah 362,62 mm 2 , sehingga : σ = FA = 78480 N 362,62 mm 2 = 216,42752 MPa. Dengan σ adalah tekanan. Seperti yang terlihat pada gambar 3.24. Gambar 3.24 Pemberian nilai beban tekanan Klik Next untuk dilanjutkan kepada update mesh. Geometri mesh yang sudah diberikan definisi material dan type pembebanan tadi harus di update agar benar-benar terdefinisi. Klik : Next , kemudian lakukan update mesh OK seperti terlihat pada gambar 3.25. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.25 Update mesh Mesh yang telah terupdate berarti mesh telah didefinisikan. Mesh yang sudah didefinisikan tersebut masih merupakan pendefinisian sederhana, Gambar 3.26 Antarmuka EFICAS Perlu dilakukan pendefinisian secara menyeluruh dengan mengedit file comm yang sudah terbentuk sebelumnya. Untuk mengedit file comm. Caranya adalah : Klik : EFICAS pada toolbar kemudian klik OK, seperti terlihat pada gambar 3.26. EFICAS merupakan suatu paket khusus pada modul aster yang berfungsi sebagai editor file comm. Pada file comm terdapat beberapa baris-baris perintah yang memiliki fungsi tertentu, adapun isi dari baris- baris perintah yang terdapat pada file comm tersebut diantaranya adalah perintah untuk : • Membaca Mesh LIRE_MAILLAGE • Mendefinisikan elemen hingga yang akan digunakan AFFE_MODELE Universitas Sumatera Utara • Menggunakan group element mesh yang telah dibuat saat proses mesh. • Mendefinisikan dan menetapkan material DEFI_MATERIAU dan AFFE_MATERIAU . • Karakteristik mekanik untuk struktur serupa adalah sama. • Menentukan karakteristik untuk elemen shell AFFE_CARA_ELEM termasuk ketebalan dan vektor yang mendefinisikan sistem koordinat lokal untuk analisa hasil key word ANGL_REP . • Mendefinisikan kondisi batas dan beban AFFE_CHAR_MECA . • Memecahkan ulang permasalahan elsatis untuk tiap-tiap kasus pembebanan MECA_STATIQUE . • Menghitung luasan tahanan pada node-node untuk tiap kasus pembebanan. SIGM_ELNO_DEPL option. • Mencetak hasil IMPR_RESU . Arsip file comm yang telah diedit pada EFICAS, maka selanjutnya klik : Fichier Enregister close. Fungsinya adalah untuk menyimpan file comm yang sudah diedit dengan EFICAS. Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara Gambar 3.27 Korelasi anatara EFICAS dengan Code Aster Gambar 3.28 Setting parameter processor Sebelum melakukan perhitungan untuk menganalisa simulasi maka perlu dilakukan edit parameter komputer agar komputer bisa bekerja dengan baik nanti saat melakukan perhitungan. Untuk mensetting parameter dilakukan : klik kanan pada file aster edit parameter. Berikan kapasitas memory untuk perhitungan sebesar 1024 1GB kemudian waktu untuk menyelesaikan perhitungan time solver dengan 1200 OK, seperti terlihat pada gambar 3.28. Setelah selesai baru dilakukan penganalisaan dengan Klik : Solve Launch a calculation case, seperti terlihat pada gambar 3.29.. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.29 Melakukan penyelesaian analisis solving 3. Tahap Post-Processing Pada tahap post-procesing terdapat beberapa tampilan yang bisa dihasilkan. Yakni : - Tampilan displacement - Tampilan Tegangan Von-Misses Masing-masing dari tampilan tersebut di atas juga dapat ditampilkan dalam berbagai jenis tampilan, yaitu : - Scalar Map - Deformed Shape - Vectors - Iso Surface - Cut Planes - Cut Lines - Stream Lines - Plot 3D Universitas Sumatera Utara - Deformed Shape and Scalar Map, dan - Gauss Points Tampilan modul post-processing pada salome-meca ini akan dibahas pada bab 4. Universitas Sumatera Utara

3.3.3 Simulasi Pada Microsoft Visual Nastran 2004

Simulasi pada Microsoft Visual Nastran 2004 terdiri dari beberapa tahap yakni : tahap pre-processing, analisis dan post-processing. Tahapan-tahapan dalam melakukan analisa pada Microsoft Visual Nastran 2004 dilakukan dalam suatu antar muka yang umum dengan toolbar untuk kemudahan navigasi yang bisa digunakan untuk melakukan simulasi berbagai tipe permasalahan elemen hingga yang rumit. Antar muka Microsoft Visual Nastran 2004 terlihat lebih user interface seperti pada gambar 3.30. Gambar 3.30 Antar muka Microsoft Visual Nastran 2004

1. Tahap Pre-processing

Tahap pre-processing pada Microsoft Visual Nastran 2004 terdiri dari :

a. GambarImport geometri

Klik file open pilih file geometri yang ingin diimport. Seperti yang terlihat pada gambar 3.31. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.31 Import Geometri b. Mendefinisikan tumpuan dan beban Klik icon restrain pada toolbar untuk membuat tumpuan, dan klik icon structural load pada toolbar untuk memberi beban, seperti pada gambar 3.32. Gambar 3.32 Mendefinisikan tumpuan dan beban

c. Mendefinisikan Material Properties

Universitas Sumatera Utara Klik kanan pada geometri-properties-pada tab material klik change untuk memasukkan jenis material properties. Terlihat pada gambar 3.33. Gambar 3.33 Mendefinisikan Material Properties Nastran

d. Menetapkan Ukuran Mesh

Klik kanan pada geometri properties pada tab FEA tandai “include in FEA”, masukkan ukuran mesh yang diinginkan. Terlihat pada gambar 3.34. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.34 Menentapkan Ukuran Mesh

e. Proses meshing

Tandai show mesh kemudian klik mesh. Proses meshing Nastran dapat dilihat pada gambar 3.35. Gambar 3.35 Proses Meshing Nastran

2. Tahap Analisis

Tahap pre-processing pada Microsoft Visual Nastran 2004 terdiri dari :

a. Mendefinisikan Tipe Analisis

Klik pada world-Simulation seting-pilih tipe analisis Stress. Seperti Universitas Sumatera Utara terlihat pada gambar 3.36. Gambar 3.36 Pemilihan tipe analisis b. Proses PenyelesaianPerhitungan

3. Tahap Post-Processing

Tahap pre-processing pada Microsoft Visual Nastran 2004 berisi proses Penampilan Hasil Tegangan Von Misses, displacement dll seperti terlihat pada gambar 3.37. a. Displacement b. Von Mises Stress Gambar 3.37 Post-Processing Nastran. Universitas Sumatera Utara 3.4 Diagram Alir Simulasi 3.4.1 Diagram alir simulasi dengan Salome Meca Proses penelitian simulasi dengan Salome Meca dapat digambarkan dalam diagram alir gambar 3.38 berikut ini : Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara

3.4.2 Diagram alir simulasi dengan Microsoft Visual Nastran 2004

Proses penelitian simulasi dengan Microsoft Visual Nastran 2004 dapat digambarkan dalam diagram alir pada gambar 3.39 berikut ini : Ya Tidak Mendefenisikan Tumpuan dan Beban : - restraint X, Y dan Z = 0 - Pressure = 216,430 MPa Mendefenisikan Material Properties E,υ,ρ,S y ,S ut Menetapkan Ukuran Mesh : 20 mm Proses Meshing A B Mulai Tidak ada Pre-Procesing Memasukkan file dari SolidWork Universitas Sumatera Utara Gambar 3.39 Diagram Alir Simulasi dengan Microsoft.VisualNastran 2004 Analysis : Meenentukan Analysis Type Proses Penyelesaian A Post-Processing • Tegangan Von Misses maksimum = 174 MPa • displacement maksimum = 0,746 mm Tidak B Ya Muncul Selesai Universitas Sumatera Utara

3.5 Diagram Alir Peneltian

Diagram alir dalam proses penyelesaian skripsi ini dapat dilihat pada gambar 3.40 sebagai berikut : Membuat group face untuk pendefinisan kondisi batas Tidak A Download dan instalasi Download dan instalasi Sistem Mempelajari penggunaan Memastikan bahwa Salome Meca 4.1.4 telah dapat digunakan untuk tahapan pre – Mencari rujukan penelitian sebelumnya yang bisa digunakan sebagai data sekunder untuk Melakukan simulasi Crane Hook dengan Ya Tidak Ya Mulai Salome Meca Simulasi berhasil Universitas Sumatera Utara Tidak Ya Mempelajari Simulasi dengan Microsoft Membandingkan hasil yang dikeluarkan oleh Salome Meca dengan Microsoft Visual Nastran 2004 Menganalisa perbandingan hasil antara Salome Meca dengan Microsoft Visual Nastran 2004 A Melakukan simulasi Crane Hook dengan Selesai Simulasi berhasil a. Hasil simulasi Crane Hook dengan Salome Meca identik dengan hasil simulasi Microsoft Visual Nastran 2004. Hasil Salome Meca Nastran Tegangan Von Mises 164,51 MPa 174 MPa Displacement 0,679 mm 0.746 mm b. Salome Meca singkron dengan Sistem Operasi Sabily sehingga dapat digunakan sebagai perangkat lunak analisis elemen hingga yang berlisensi sumber terbuka gratis. Universitas Sumatera Utara

BAB IV HASIL DAN DISKUSI