2.9 Material Titanium Sebagai Material Knalpot.
Titanium merupakan salah satu material yang baik untuk knalpot dan biasa
digunakan sebagai material knalpot. Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ti dan nomor atom 22. Dia merupakan logam transisi
yang ringan, kuat, tahan panas, tahan korosi, termasuk tahan terhadap air laut dan chlorine dengan warna putih-metalik-keperakan. Titanium digunakan dalam alloy kuat
dan ringan terutama dengan besi dan aluminum dan merupakan senyawa terbanyaknya, titanium dioxide, diguankan dalam pigmen putih.
Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenite, yang tersebar luas di seluruh Bumi. Ada dua bentuk allotropic dan lima isotop alami
dari unsur ini; Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam 73,8. Salah satu karakteristik Titanium yang paling terkenal adalah dia sama kuat
dengan baja tapi hanya dengan 60 berat baja. Sifat Titanium mirip dengan zirconium secara kimia maupun fisika.
2.10 Metode Elemen Hingga
Metode elemen hingga adalah metode numerik yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan teknik dan problem matematis dari suatu gejala phisis. Tipe masalah
teknis dan matematis phisis yang dapat diselesaikan dengan metode elemen hingga terbagi dalam dua kelompok, yaitu kelompok analisa struktur dan kelompok masalah-
masalah non struktur. Tipe-tipe permasalahan struktur meliputi :
1. Analisa teganganStress, meliputi analisa Truss dan Frame serta masalah- masalah yang berhubungan dengan tegangan-tegangan yang terkonsentrasi.
2. Buckling
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
3. Analisa getaran Masalah non struktur yang dapat diselesaikan dengan menggunakan metode ini
meliputi : 1.Perpindahan panas dan massa
2.Mekanika fluida, termasuk aliran fluida lewat media porus 3.Distribusi dari potensial listrik dan potensial magnet
Dalam persoalan-persoalan yang menyangkut geometri yang rumit, seperti persoalan pembebanan terhadap struktur yang kompleks, pada umumnya sulit
dipecahkan melalui matematis analisis. Hal ini disebabkan karena matematis analisis memerlukan besaran atau harga yang harus diketahui pada setiap titik pada struktur
yang dikaji. Penyelesaian analisis dari suatu persamaan diferensial suatu geometri yang
kompleks, pembebanan yang rumit, tidak mudah diperoleh. Formulasi dari metode elemen hingga dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan ini.
Metode ini akan mengadakan pendekatan terhadap-harga-harga yang tidak diketahui pada setiap titik secara diskrit. Dimulai dengan permodelan dari suatu benda
dengan membagi-bagi dalam bagian yang kecil yang secara keseluruhan masih mempunyai sifat yang sama dengan benda yang utuh sebelum terbagi dalam bagian
yang kecil diskritisasi. Berikut ini adalah contoh diskritisasi dari suatu struktur yang kompleks.
Diskritisasi bergantung pada struktur yang akan dianalisa.
Gambar 2.14. Diskritisasi dari knalpot
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
Langkah-langkah menggunakan metode eleman hingga :
1. Pemilihan tipe elemen dan diskritisasi.
Amatilah benda atau struktur yang akan dianalisa, apakah satu dimensi contoh batang panjang, dua dimensi plate datar atau tiga dimensi seperti balok.
Macam dan tipe elemen dasar yang digunakan :
Gambar 2.15 Bentuk-bentuk elemen dasar
a : elemen garis 1 dimensi b : Elemen segitiga dan segiempat 2 dimensi
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
c : Elemen tetrahedra dan balok 3 dimensi d : Elemen segitiga axismetri
Banyaknya potongan yang dibentuk bergantung pada geometri dari benda yang akan dianalisa, sedangkan bentuk elemen yang diambil bergantung pada dimensinya.
2. Pemilihan Fungsi PemindahFungsi Interpolasi
Jenis-jenis fungsi yang sering digunakan adalah fungsi linear, fungsi kuadratik, kubik atau polinomial derajat tinggi.
3. Mencari hubungan StrainDisplacement dan StressStrain
Sebagai contoh, hubungan ini untuk kasus satu dimensi berlaku :
dx du
X
= ε
atau
x x
ε σ
. Ε
= Dimana :
x
ε = Strain
x
σ = Stress E = Modulus Elastis
u = Displacement
4. Dapatkan matriks kekakuan dari elemen yang dibuat
Untuk benda yang terdiri dari beberapa buah elemen, lakukan panggabungan assemblage dari matrik kekakuan elemen menjadi matrik kekakuan global yang
berlaku untuk seluruh benda atau struktur.
5. Gunakan persamaan kesetimbangan {F} = [K]{d}
Dengan persamaan ini masukkan syarat batas yang diketahui
6. Selesaikan persamaan pada langkah 5, dengan menghitung harga yang belum diketahui
Jika perhitungan melibatkan matrik dengan ukuran kecil, biasanya ditempuh cara patitioning matrik diterangkan pada bagian selanjutnya, tetapi jika perhitungan
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
melibatkan matrik dengan ukuran yang besar, komputer adalah jalan terbaik dalam mendapatkan solusinya.
7. Hitung Strain dan Stress dari tiap elemen 8. Interpretasikan kembali hasil-hasil perhitungan yang diperoleh.
10. Kelebihan dan Kekurangan Dalam Penggunaan Elemen Hingga
Beberapa kelebihan dalam penggunaan metode ini adalah : 1. Benda dengan bentuk yang tidak teratur dapat dengan mudah dianalisa
2. Tidak terdapat kesulitan dalam menganalisa beban pada suatu struktur 3. Permodelan dari suatu benda dengan komposisi materi yang berlainan dapat
dilakukan karena tinjauan yang dilakukan secara individu untuk setiap elemen. 4. Dapat menangani berbagai macam syarat batas dalam jumlah yang tak terbatas
5. Variasi dalam ukuran elemen memungkinkan untuk memperoleh detail analisa yang diinginkan
6. Dapat memecahkan masalah-masalah dinamik time dependent Kekurangan yang terdapat dalam penggunaan metode ini adalah diperlukannya
komputer sebagai alat hitung yang lebih cepat dan akurat.
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tahap Penelitian
Kategori