96
BAB IV PENGGUNAAN ANSYS DALAM ANALISIS TORSI
4.1 Pendahuluan 4.1.1. Jenis Elemen yang Digunakan
Elemen yang digunakan dalam kasus kali ini adalah BEAM188. BEAM188 adalah elemen yang cocok untuk menganalisis struktur balok tampang tebal.
Elemen ini diciptakan berdasarkan teori balok Timoshenko. BEAM188 adalah elemen balok linier dua
node
yang juga tiga dimensi dengan 6 derajat kebebasan DOF pada tiap
node-
nya. Derajat kebebasan yang dimaksud adalah translasi dan rotasi arah x,y,z.
4.1.2. Permodelan Material
Ada tiga parameter yang menentukan permodelan material yaitu : Modulus Elastisitas :
Poisson Ratio : 0,2
4.1.3. Permodelan Struktur
Struktur dimodelkan dengan
line
sepanjang 6.000 mm dengan sistem struktur
cantilever
dan diberi momen torsi sebesar Nmm dan beban
terpusat sebesar 1.000 N pada ujungnya.
Meshing
pada struktur ini dibuat pada setiap 250 mm.
Universitas Sumatera Utara
97
4.2 Penggunaan ANSYS dalam Analisis Torsi Tampang Lingkaran 4.2.1. Permodelan Penampang
Berikut ini adalah
properties
dari penampang lingkaran yang akan dianalisis. Diameter penampang, D
: 200 mm Jumlah
mesh
tampang : 40 bagian
Gambar 4.1. Permodelan Penampang Lingkaran
Universitas Sumatera Utara
98
4.2.2. Sudut Puntir
Berikut ini diperoleh hasil analisis menggunakan ANSYS yaitu sudut puntir dengan satuan radian dan derajat.
Tabel 4.1. Tabulasi perhitungan sudut puntir pada tampang lingkaran dengan bantuan program ANSYS
L mm Sudut Puntir
Rad °
250 0.00016 0.009
500 0.00049 0.028
750 0.00081 0.047
1000 0.00114 0.065
1250 0.00146 0.084
1500 0.00179 0.102
1750 0.00211 0.121
2000 0.00244 0.140
2250 0.00276 0.158
2500 0.00309 0.177
2750 0.00341 0.195
3000 0.00374 0.214
3250 0.00406 0.233
3500 0.00439 0.251
3750 0.00471 0.270
4000 0.00504 0.289
4250 0.00536 0.307
4500 0.00569 0.326
4750 0.00601 0.344
5000 0.00634 0.363
5250 0.00666 0.382
5500 0.00699 0.400
5750 0.00731 0.419
6000 0.00764 0.438
Universitas Sumatera Utara
99
Gambar 4.2. Distribusi sudut puntir pada balok berpenampang lingkaran
4.2.3. Tegangan Geser Total
Dari hasil analisis menggunakan ANSYS didapat tegangan geser maksimum akibat torsi adalah 1,273 MPa dan tegangan geser akibat gaya lintang
adalah 0,048 MPa, maka tegangan geser total yang terjadi adalah 1,321 MPa.
Universitas Sumatera Utara
100
Gambar 4.3. Trayektori tegangan geser akibat torsi pada balok berpenampang lingkaran dalam satuan MPa
Universitas Sumatera Utara
101
4.2.4. Perbandingan Hasil Analisis dan ANSYS
Perbandingan untuk sudut puntir dilakukan dengan bantuan program Microsoft Excel seperti pada tabel berikut.
Tabel 4.2. Tabulasi perbandingan perhitungan sudut puntir pada tampang lingkaran dengan metode analitis dan ANSYS
L mm Sudut Puntir °
Ratio Analisis ANSYS
0.000 0.000
1.000 250
0.019 0.009
0.500 500
0.037 0.028
0.750 750
0.056 0.047
0.834 1000
0.074 0.065
0.875 1250
0.093 0.084
0.900 1500
0.112 0.102
0.917 1750
0.130 0.121
0.929 2000
0.149 0.140
0.938 2250
0.167 0.158
0.945 2500
0.186 0.177
0.950 2750
0.205 0.195
0.955 3000
0.223 0.214
0.959 3250
0.242 0.233
0.962 3500
0.261 0.251
0.965 3750
0.279 0.270
0.967 4000
0.298 0.289
0.969 4250
0.316 0.307
0.971 4500
0.335 0.326
0.973 4750
0.354 0.344
0.974 5000
0.372 0.363
0.975 5250
0.391 0.382
0.977 5500
0.409 0.400
0.978 5750
0.428 0.419
0.979 6000
0.447 0.438
0.980
Universitas Sumatera Utara
102
Gambar 4.4. Grafik hubungan antara panjang bentang dan sudut puntir pada tampang lingkaran dengan cara analitis dan ANSYS
Untuk tegangan geser total maksimum, dengan metode analitis didapat maksimum 1,315 MPa dan dengan ANSYS didapat 1,321 MPa. Maka perbandingannya
adalah :
0,000 0,100
0,200 0,300
0,400 0,500
1000 2000
3000 4000
5000 6000
S u
d u
t P
u n
ti r
°
Panjang Bentang mm
Analitis ANSYS
Universitas Sumatera Utara
103
4.3 Penggunaan ANSYS dalam Analisis Torsi Tampang Persegi 4.3.1. Permodelan Penampang
