TUGAS AKHIR - Analisa Karakteristik Anchor Pada Fleksibel Kopling Terhadap Gaya Puntir Dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga - ITS Repository

, .- /.i

~

M lliK P f. PII' USlA K AIOI"

t(rfit))

oNS Til iJ '

~

TUGAS AKHIR

1

• •HL

~

Tf. IC.NO t OGI

-

H

)1~

---

(KS 1701)

ANALISA KARAKTERISTIK ANCHOR PADA
FLEKSIBEL KOPLING TERHADAP GAYA
PUNTIR DENGAN MENGGUNAKAN
METODE ELEMEN HINGGA

P.Hf'
G'- "~ Fl +
lr
~-I

P E K I'UiT AKAAI'I
I 'l' S

Oleb:

MIFTAKHULKBO
4299.109.005

Terlro& fhtri
No. A ~nda

Prp.

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
FAKULTASTEKNOLOGIKELAUTAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2004

J1 9EA

ANALISA KARAKTERISTIK ANCHOR PADA
FLEKSIBEL KOPLING TERHADAP GAYA
PUNTIR DENGAN MENGGUNAKAN
METODE ELEMEN HINGGA

TUGASAKHIR

Oinjukan Guna Memenuhi Salah Satu Syarnt
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada
Juruun TeknikSistem Perk.apalan
Faku1tas Tebo1ogi Kelautan

lastitut Telmolor) Sepaluh Nopember
Sorabaya

Surabaya,

Februari 2004

Mengetahui I Meayetujui

lr. Rudi Walujo P, MT
Nip. 132.176.893

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN - ITS

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
KAMPUS ITS KEPUTIH SURABAYA. 60111
TELP 5994754 5994251 -55 PES 1102 FAX 5994754

SURA T KEPUTUSAN PENGERJAAN TUGAS AKHIR KS 1701
Sebaga1 salah salu syaral unulk mendapal gelar Sarjana Teknik pada Jurusan
Teknik S1slem Perkapalan. Fakullas Teknologi Kelautan ITS, maka perfu
dilerbilkan Sural Kepulusan Pengerjaan Tugas Akhir yang memberikan lugas
kepada mahas1swa lersebut di bawah untuk mengerjakan lugas sesuai judul
dan lingkup bahasan yang Ieiah dilenlukan.
: Miftakhul Khoiriyah
: 4299 109 005

: 1. lr. Eddy Setyo K. MSc
2. Jr. Rudi Walujo P , MT

Nama Mahasiswa
NRP
Dosen Pemb1mbing
Tanggal diberikan tugas
Tanggal diselesaikan lugas
Judul Tugas Akhir

ANALISA KARAKTERISTIK ANCHOR PADA FLEKSIBEL KOPLING
TERHADAP GAYA PUNTIR DENGAN METODE ELEMEN HINGGA

Surabaya,
Yang Menenma Tugas
bing II

. Miftakhul Khoiriyah
NRP. 4299 109 005
/

Dosen Pembimbing I

Jr. Eddy Setvo K. MSc
NIP.132.133.978

ABSTRAK

ABSTRAK

/Jagtan perlengkapan pada konstrukst tekmk yang mempunyat ukuran
tertentu haruvlah dwlwr dengan tepat a?,ar btsa menahan gaya atau beban yang
dtbertkan. Sebuah perhmmgan kekuatan bahan akan bemwnfaat, bda kondist
kerJa dan pembebenan yang ttmbuf mendekaft kenyataan.
Perlunyaadanya pcrf111ungan kekutan bahan mtadalah untuk mengetahw
apakah bahan

1111 mampu mcnehan

beban rertentu dan berapa besar ukuran yang

diper/ukan i'erfutungan 1111 dt.1·elesaikan dengan menggunakan formula yang ado
dalum merode e/emen hinggayang dt gunakan untuk mencari fttik konsentrast
regangan dan herapa hesar reganan mak.wmum, dafam perhirungan ini juga
menggunakcm prowam komputer nasrran. Langkah dalam program nastran
adafah: Pembuaran Geometrt koplmg dan anchor, meshing geometrt, pengecekan
model, cmalt.1a o/eh na.\lrun dan meshmg sensivity.
Pada lw1tl analt.1a yang telah ddakukan dengan pembebanan daya
sebesar 8 Hp untuk anchor hentulc (' dtperoleh tegangan makstmum sebesar
187.-1/82 Mpa dan komentrast tegangan sebesar 52.1 r

./, untuk anchor bentu/c L

dtperuleh tegangan mahtmum sehesar ./5. 76779 Mpa dan lconsentrast tegangan
sebe.•ar 78.-1879 dan rmtuk anchor hentuk T diperoleh tegangan ma/c.wmum
sebe.var 153.315 Mpa dan konsentrast tegangan sebesar 26./2125. yang mana
regangan maksmumt dart keltf!.a bentuk rersehut masih dibowoh tegangan ijin
yattu 80% dart reganganluluh atau patah sehesar 250.

DAFTARISI

OAFTAR lSI

Lembar Pengesahan ....................................................................... .
Abstrak .. .........................................................................................

u

Daftar lsi.............. .. .... .... .. .............. ...... ... .. ........................ .............

111

Daftar Gambar...................................................................................

v

Daftar Tabel.......................................................................................

VII

Kata Pengantar ... ...... ..... ...... ...... ..... .. .... ...... ...... ........ .... ........ .... ...... .. .

IX

BAB I PENDAlllJLUAN
I. I La tar Belakang .. ... ... ... .. .. ...... ... .. ... ... .... .. .... ....... ...........

l-1

1.2 Pennasalahan................................................................

l-2

1.3 Batasan Masalah...........................................................

1-2

1.4 Tujuan ..........................................................................

l-3

1.5 Manfaat.........................................................................

1-3

1.6 Metode Penelitian............................................... .........

1-3

BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Umum.... ..... ..... .............................................................

Il-l

2.2 Fleksibel Kopling ............................................................

11-2

2.3 Punt iran (Torsi) ..............................................................

ll-4

2.3.1 Rum us Puntiran . .............................................

11-5

2.4 Anchor .... .... .................................................................

II-9

2.5 Perh1tungan Kekalcuan Bahan .........................................

U-1 0

2.6 Metode Elemen Hmgga...................................................

11-11

2.6.1 Formulasi Mctodc Elemen Hingga..................

II- I2

2.6.2 Tipe Ana!isis Benda solid ........................... ...

ll-20

BAB Ill METODE PENEUTIAN
3.1 Umum......... ...................................................................

111-1

3.2Pengumpulan Data ......... .... ..................... .... .......

111-1

3.3Pcmbuatan Gcometri Kopling .........................................

111-2

3.4 Pengolahan Data Mentah menjad• Data Matang............

III-3

15 Program Komputer Untuk Metode Elemen Hingga.......

111-3

3.5.1 Tahap-tahap Pemograman...............................

lll-4

3.6 Kes1mpulan Dan Saran ..................................................

lll-6

BAB IV P E MOELA~

KOPLI~G

OALAM METODE ELEMEN HINGGA

4.1 Umum .................. ..........................................................

TV-I

4.2 Langkah - Langkah Dalam Programan NASTRAN ......

IV-2

4.2. 1 Pembuatan Gcometri Kopling ..........................

IV-2

4.2.2 Meshing Geometri ....................... ....................

IV-4

4.2.3 Pengecekan Model dan Analisa .......................

IV-7

4.2.4 Meshing Sensivity Analysis.............................

IV -7

BAB V HASJL DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Analisa ...................................... ......................... .

V-1

5.1.1 Meshing Sensivity Analysis ............................

V-I

5.2 Perhitungan Konsentrasi Tegangan .................... ...........

V-21

5.2. 1 Perh1tungan Pada Model Anchor C.................

V-21

5.2 2 PerhJtungan Pada Model Anchor L .................

V-21

5.2.3 Perhitungan Pada Model Anchor T .................

V-22

BAB VI KESL~Pl

i LAI"

DAFTAR PllSTAKA

L \MPIRAN

DA ~

SARAN

&>
0-G)\~/

0 0 0 0 0
\~/

~

DAFfAR GAMBAR

Gambar I. IModel Anchor.....................................................................

1-2

Gambar 2.1Varias1 Tegangan Pada Batang Dalam Daerah Elastis.......

11-6

Gambar 2.2Varias• Tegangan Dalam Satang Melingkar Berlubang
Dalam Daerah Elastis ......................................................

11-8

Gambar 2.3 Berbagai Jenis Elemen .... .................................................

11-16

Gambar 2.4 Diskriusasi Untuk Batas Taktentu.....................................

11-16

Gam bar 2.5 Tetrahedral Koordinat (~J.

tz. ~ 3 )

... .........

II-23

Gam bar 2.6 Elemen Tetrahedral Dengan 4, 10, 20 dan 8 Node.............

11-24

Gambar 2. 7 Hexahedron Dalam Lima Tetrahedral...............................

11-25

Gam bar 2.8 Hcxahcdronal Dengan 8, 20, 32 dan 64 Node........ ..........

II-26

Gam bar 3.1 Flow Chan Penge!jaan Tugas A.khir .................................

lll-7

Gambar 4. 1 Kopling Karel Dan Model Anchor....................................

IV-2

Gambar 4.2 geometri Kopling Dan Anchor Bentuk C..........................

IV-3

Gam bar 4.3 Geometn Kophng Dan Anchor Bentuk L .........................

IV -3

Gambar 4 4 Geometn Kopling Dan Anchor Bentuk T .........................

IV-4

Gambar 4.5 Meshing Geometn ............................................................

IV-8

Gambar 4.6 Solid Von Miscs Stress......................................................

IV-9

................ .. ...

Gambar 5. I Meshmg Geometri Dcngan Panjang Elemen 7mm
Bentuk C..........................................................................

V-1

Gambar 5.2 So1it Von Mises Stress Countur ! ......................................

V-2

Gambar 5.3 Soli! Von Mises Stress Countur Bentu C Yang
Dipotong .... ..... ...............................................................

V-3

Gambar 5.4 Grafi k Sensivity Pada Bentuk C Dengan
V-8

Diameter 6 mm ..
Gam bar 5.5 Meshing Geometn Dengan Panjang Elemen 7rnm
Bentuk L .

... . .. .. .. .. .... . .... ...... .... .. ...... .... .. ...... .... .. .... .

Gambar 5.6 Solit Von M1ses Stress Countur 2 ................ ....................

V-9
V-10

Gam bar 5.7 Solit Von Miscs Suess Countur Yang Dipotong
Bentuk

L.....................................................................

V-11

Gambar 5.8 Grafik Scnsivity Pada Bcntuk L Dcngan
Diameter 6 rnrn ...................... ..... ..................................

V-14

Garnbar 5.9 Meshing Geometri Dengan Panjang Elemen 7mm
13entuk 'I ....................... ..................................................

V-15

Gambar 5 10 Solit Von Miscs Stress Countur 3 ...................................

V-16

Garnbar 5. 11 Solit Von M1ses Stress Countur Yang Dipotong
Bentuk T

............. ........................................

V-17

Gambar 5. 12 Grafik SensiVIty Pada Bentuk T Dengan
D1ameter 6 mm ................................................................

V-20

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Faktor Korekst (/c).. ... .... .......... .....................................

ll-4

Tabel4 I Matenal Propents Karet .. .......... .......................................

IV-5

Tabel4 2 Matenal Propents Best Cor...................................................

JV-5

Tabel 5.1 No Elemen Dan Tegangan Hasil Meshing I Bentuk C.........

V-2

Tabel5.2 No Elemen Dan Tegangan Hasil Meshing 2 Bentuk C.........

V-4

Tabel 5.3 No Elemen Dan Tcgangan Hasil Meshing 3 Bentuk C.........

V-4

Tabel 5.4 No Elemen Dan Tegangan Hasil Meshing 4 Bentuk C.........

V-5

Tabel 5.5 No Elemen Dan Tcgangan Hasil Meshing 5 Bentuk C........

V-6

Tabel 5.6 No Elemen Dan Tegangan Hasil Meshing Keseluruhan
BentukC ...........................................................................

V-7

Tabel 5.7 No Hasil Mesh Sensivity Bentuk C.......................................

V-7

Tabcl 5.8 No Elcmcn Dan Tcgangan Hasil Meshing I Bentuk L .........

V-10

Tabe15.9 No Elemen Dan Tegangan Hasil Meshing 2 Bentuk L.........

V-II

l'abel 5.10 No !::Iemen Dan Tegangan Hasil Meshing 3 Bentuk L.......

V-12

Tabe15.11 No Elemen Dan Tegangan Hasil Meshing 4 Bentuk L.......

V-12

Tabel 5.12 No Elemen Dan l'cgangan Hasil Meshing Keseluruhan
Bentuk L ................................................................................

V-13

Tabel 5.13 Hasil Mesh Scnsivity I:Jentuk L.........................................

V-14

Tabel5.14 No Elemen Dan Tegangan Hasil Meshing 1 Bentuk T.......

V-16

Tabel 5.15 No Elemen Dan Tcgangan Hasil Meshing 2 Bentuk T .......

V- 17

Tabel 5.16 No Elemcn Dan Tegangan Hasil Meshing 3 Bentuk T .......

V-18

Tabel 5. 17 No E1emen Dan Tegangan Hasil Meshing 4 Bentuk T .......

V-18

Tabel 5.18 No Elemcn Dan Tcgangan Hasi1 Meshing Kesc1uruhan
Bentul.. T ......... ....................................................................

V-19

Tabe15 19 Hasil Mesh Sensivity Bentuk T...........................................

V-20

KATA PENGA~TR

Alhumdulllloh lumhhtl ualumm, segala puji dan syukur saya panjatkan

kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat. berkah, hidayah, petunjuk,
pertolongan serta karuma dan keridoan-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan
tugas akhir mi dengan batk. Tugas Akhir ini disusun untuk memcnuhi sebagai
persyaratan guna memperoleh gelar sarjana pada Jurusan Tekni k Sistem
Pcrkapalan Fakultas Tcknologi Kclautan lnstitut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya.
Saya menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih banyak
kt:kurangannya untuk itu saya mengharapkan adanya kritik dan saran yang baik
dt:mt penyempumaan Tugas Akhir ini

menyapi~

Berkenaan dengan terselesamya penyusunan Tugas Akhir ini, saya mgin
ten rna kasth yang sebesar-besamya kepada :
Bapak lr F.dd' Setyo K, MSc dan Bapak lr. Rudi Walujo P. MT selaku
dosen pembimbing, yang telah mencurahkan ilmu, bimbing-dn dan arahan
yang sangat berharga kcpada saya dalam penyususan Tugas Akhir int.
2 Bapak lr SurJO Widodo Adji, MSc selak-u Ketua jurusan Tekmk Sistem
Perkapalan
3. Bapak lr. J:joek Sueprajitno selaku dosen wali selama mcnempuh studi di
Jurusan Teknil. Ststem Perkapalan.
4. Bapak Jr. Dwi Priyatna M.SE yang Ielah bersedia menyediakan tempat
dan fasi litas yang lai nya

%J p t ri nl t!tlpm.k' s
•:• Ayah

dan Ibunda tercinta yang

telah

membesarkan,

merawat, mendidik dan mencurahkan kasih sayangnya serta
segala doa restu yang takterhingga kepada saya.
•:• Kakak-kakakku jaga diri baik-baik dan Adik-adikku kejar
cita-citamu sampai dapat, banggakan orangtua mu jangan
pernah ngecewain mereka.
•:• Chaku inul yang telah setia dan sabar membantu dan
memberikan dorongan moril pada saya, makasih

atas

perhatian dan waktu yang telah kau berikan pada soya.
•:• Keluarga besar Bapak Singgih yang telah memberikan
semangat serta dukungan hingga terselesaikannya Tugas
Akhir ini .
·:· Keluarga Besar Bapak Yana yang telah memberikan perhatian
dan dukungan moril hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
·:· Bang edwin yang telah memberikan perhatian dan dukungan
moril hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
·:· Cak Ariyanto yang telah memberi ide untuk pengerjaan
Tugas Akhir ini.
•:• R1cca, Tantin kalian adalah sahabat yang balk tempat berbagi
suka dan duka.
•:• Teman-teman kost Vie, renny, Utami, Inggrit, nona, ma,
Deily, Dhian, m' ame, aulia, sistin dan yang mungkin tidak
tertulis

disini

yang

telah

memberikan perhatian

dukungan moril hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini

dan

•:• Teman-teman '99Ex Reino, ivan, dhanur, syam, berdi, shopi ,
evin, micco , kadek, t imbul , samsoel, budi , youno, heru, tatang
dan eko semoga cita-cita kita tercapai.
·:· Teman-teman '9T, Hanafi, Sabet, Nova, Becky, Andi', Erric
dan yang mungkin tidak tertulis disini yang telah memberikan
dukungan moril hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
·:· Tak lupa aku ucapkan terimakasih pada Jatmiko yang telah
membantu dalam penyelesaian penulisan Tugas Akhit ini.

•!• Dan teman- teman yang tidak tertulis disini yang telah
memberikan

perhatian

dan

dukungan

moril

hingga

terselesaikannya Tugas Akhir ini.
Semoga Allah selalu membimbing kita di jolon yang benar yang
penuh nikmat dan karunia-Nya.

Surabaya, 14februari 2004

Penulis

Miftaklrul Klroiriyalt

•

OG,\.~

'--J'JTr

·

0 0 G0

~'"

0 0 0

~

E~

~

B_AlJI

LU ,

0
~

0

Tugas Akhir (KS 1701)

BABI
PEl'iDAHlJLUM

1.1 Latar
Bela~ng

Pada semua konstru~•

tekmk bagian-bagian pelengkap haruslah dJben

ukuran-ukuran tis1k tc:rh:ntu bag•an-bag•an tersebut haruslah diukur dengan
tepat untuk menahan gaya-gaya yang sesungguhnya atau yang mungk.ln akan
dibebankan.
Pcrhitungan kckuatan dalam sebuah komponen akan menentukan apakah
komponen itu mampu menahan beban tertentu atau tidak dan berapa besar
ukuran yang diperlukan. Berdasarkan pcrhitungan ilmu perhitungan kekuatan
bahan dihitung tegangan nominal yang discbabkan oleh beban nominal pada
tcmpat-tempat yang kntis dari komponen tersebut dan dibandingkan dengan
tegangan yang diijinkan Atau sebaliknya dan beban nominal dan tegangan
yang dujinkan. dapat duentukan ukuran-ukuran komponen pada tempattempat kntls tersebut
Sebuah pcrhnungan kekuatan bahan akan bennanfaat, bila kondisi kefJa
dan pcmbebanan

~ang

l!mbul untuk komponen tersebut mendekat1 ken)ataan.

Perhnungan kckuatan bahan dapat dilakukan dengan jalan simulasi melalw
komputcr dc:ngan program-program yang telah ada, misalnya program SAP
2000, NASI RAN dan lam-lain. Selain itu cara mencntukan besarnya tegangan
yang di1jinkan melalui pengalaman namun hal ini kurang bisa dijadikan
pt:doman yang akurat.

Tcknik Sis tcm Pcrkapalan

I- I

Tugas 1\khir (1\S 1701)

Gambar I. I Model Anchor

1.2 Perm as:tlahan
Dalam wgas akh1r m1 akan di bahas tcotang karakteristik anchor yang di
pakai pada flcksibcl kopling atau kopling karet, karena hal tersebut sangat
mempengaruhi kekuatan dari daya ikat antara karet dengan logarn yang
dtgunakan hal tnt dtlakukan karen a selama ini pemilihan anchor han) a
berdasarkan perktraan-perktraan dan pengalaman tanpa ada perhitungan dan
p.:nentuan karaktensul.. )ang batk

1.3 Batasan Mas11lah
Ada pun batasan pada pcnulisan lugas Akhir ini adalah :
I. Analisa di lakukan pada struktur anchor, tidak pada fleksibel kopliog atau
kopling karet secara kescluruhan.

T ~ kni

Sis l(;) rn PerkaJJalan

I 2

Tugas Akhir (l\S 1701)

2. Obycl.. studi d•fokuskan pada aspek pengaruh bentuk anchor terhadap
gaya puntlr

3 Anahsa dllaJ...ukan pada bcban 8 hp.

1.4 Tujun Peoulisan

13crdasarkan pcrmasalahan diatas tujuan penulisan T ugas Akhir mi adalah·
• Mengetahu1 Ictal.. tit•k kritis pada sctiap bentuk anchor untuk mcnentukan
jenis anchor yang tcrba1k.
• Mengetahui karnkteristik yang terbaik dari anchor yang akan dipakai pada
llt?ksibel kopling atau kopling karet.

1.5 Manfaat

Manfaat yang dapat diperoleh dari penulisan Tugas Akhir ini adalah
pembenan informas1 tentang karnkteristil.. dan perhitungan pasti tentang
anchor dan pcncntuan J...aral..tensuk yang terbaik yang dipakai pada tleksibel
kophng atau kophng karet yang mana selama ini penentuan anchor masih
berdasarkan perk1raan dan pengalaman.

1.6 \1etodcPenclitian
Metodclogi rncrupal..an suatu kerangka dasar yang digunakan scbagru acuan
untuk menyelesail..an masalah yang akan dianahsa. Metodelogi mencakup semua
tindakan adapun langkah-langkah yang dilakukan untuk penulisan tugas akhir ini.

Telmik Sistcm J>crkap