Analisa Dinamis Vibrasi SBC dengan ANSYS

SBC adalah small bore connection, merupakan sambungan pada pipa dengan diameter maksimal sekitar 2 inch. Sehingga pada system sambungan ke pipa utama tidak menggunakan tee melainkan langsung dilakukan pengelasan.

sbc

Gambar 1. Small Bore Connection

….

Ketika pipa utama dialiri aliran fluida yang bersifat turbulen, maka pipa pasti akan mengalami getaran / vibrasi. Dan jika pada pipa mempunyai SBC maka getaran ini akan menyebabkan SBC ikut bergetar. Akibatnya apabila sambungan antara pipa utama dan SBC tidak kuat maka bisa dipastikan akan terjadi kerusakan pada bagian tersebut dikarenakan getaran yang terjadi terus menerus. Untuk mengetahui apakah sambungan SBC relative kuat menahan getaran bisa kita analisa dengan menggunkan bantuan software ANSYS. Konsepnya sederhana, kita menghitung berapa tegangan / stress yang dihasilkan oleh getaran tersebut kemudian dibandingkan dengan allowable stressnya pada bagian sambungan tersebut. Kita asumsikan jenis sambungan SBC menggunakan BS7608 dengan weld class F2 maka kita akan memperoleh hasil dengan membaca kurva S-N bahwa untuk jenis ini maksimal bisa menahan beban dinamis sebesar 35MPa (peak to peak).

2Gambar 2. Kurva S-N

….

Selanjutnya kita hitung berapa beban dinamis yang terjadi dengan beberapa langkah di bawah ini:

1. Analisa Aliran Fluida dalam Pipa dengan ANSYS CFD

Untuk menganalisa pressure akibat fluida yang mengalir pada daerah sekitar SBC dilakukan dengan bantuan software ANSYS CFD, yang terdiri dari ANSYS ICEM untuk pemodelan dan meshing dan ANSYS CFX untuk analisa fluidanya.

3Gambar 3. Tampilan software ANSYS ICEM

…..

Pada analisis fluida yang dimodelkan dan dimeshing adalah fluidanya. Fluida dialirkan melalui pipa yang mepunyai sambungan SBC dan berada dekat pada elbow dengan boundary condition yang digunakan adalah inlet, outlet, dan wall. Gambar di atas adalah tampilan software ANSYS ICEM yang digunkan untuk pemodelan dan meshing model. Tahapan selanjutnya setelah pemodelan dan meshing adalah melakukan analisis dengan menggunakan ANSYS CFX. Jika terdapat error maka harus dilakukan perubahan pada model. Ada tiga tahapan yang hasrus dilakukan pada analisis menggunakan ANSYS CFX.

Tahapan-tahapan tersebut adalah:

1. Pemberian boundary condition dan memasukkan properti fluida yang telah ditentukan pada ANSYS CFX-Pre.

2. Running pada ANSYS CFX-Solver.

3. Pembacaan hasil output pada ANSYS CFX-Post.

Berikut ini adalah gambar tampilan ANSYS CFX-Pre, ANSYS CFX-Solver dan ANSYS CFX-Post.

4Gambar 4. Tampilan ANSYS CFX-Pre

…..

5Gambar 5. Tampilan ANSYS CFX-Solver

….6Gambar 6. Tampilan ANSYS CFX-Post

…..

2. Analisa Kekuatan Pipa secara Dinamis dengan ANSYS Multiphysics

Setelah kita mendapatkan data besaran pressure akibat fluida yang mengalir hasil dari output ANSYS CFD, kemuadian kita menganalisa kekuatan struktur terhadap beban pressure tersebut dengan menggunakan ANSYS Multiphysics. Jenis analisa yang dipilih adalah analisa dimanis harmonis karena beban pressure fluida tersebut mengenai pipa secara terus menerus. Oleh karena itu, perlu dicari terlebih dulu besaran frekuansi natural pipa tersebut. Setelah data didapatkan, tahap selanjutnya adalah memodelkan pipa dengan sambungan SBC pada software ANSYS Multiphysics. ANSYS menyediakan dua macam metode penyelesaian untuk analisa struktural, yaitu h-method dan p-method. H-method diguna-kan untuk semua tipe analisis. Sedangkan p-method hanya dapat digunakan untuk analisa struktural linear statis. Penelitian ini, metode yang digunakan adalah h-method.

7Gambar 7. Tampilan Model Struktur pada ANSYS Multiphysics

….

8Gambar 8. Tampilan Pipa yang telah Dimeshing pada ANSYS Multiphysics

9aGambar 9. Tampilan Output Sebaran Tegangan Von Misses

….

Pipa yang telah selesai dimodelkan kemudian dimeshing dan diberikan constrain serta pembebanan. Pembebanan yang diberikan berupa pressure akibat fluida yang mengalir yang merupakan output dari ANSYS CFX. Langkah selanjutnya adalah melakukan running. Jika running tidak dapat berjalan karena terdapat error maka model yang sudah dibuat hasus dievaluasi lagi. Hasil running dapat dilihat dalam menu general post processor. Hasil dapat diplot dengan output berupa sebaran tegangann von Mises yang terjadi akibat beban dinamis pressure fluida ke pipa. Kemuadian dari hasil running ini dilakukan analisis dan pembahasan yaitu dengan membandingkan apakah nilai tegangan von Mises ini masih dibawah tegangan dinamis yang diijinkan atau tidak.

..

-vlad-