Analisis Buckling dan Tegangan Bejana Tekan Horisontal pada Tekanan Kerja Eksternal

https://doi.org/10.22146/jmdt.63592

Hendy Nugraha(1*), Indraswari Kusumaningtyas(2), I Made Miasa(3)

(1) Magister Teknik Mesin, Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika 2, Yogyakarta 55281, Indonesia
(2) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika 2, Yogyakarta 55281, Indonesia
(3) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika 2, Yogyakarta 55281, Indonesia
(*) Corresponding Author

Abstract


Bejana tekan adalah wadah tertutup yang dirancang untuk menampung fluida yang mempunyai tekanan berbeda dengan tekanan lingkungan. Tekanan operasi bejana tekan dapat berupa tekanan internal, tekanan eksternal ataupun kombinasi antara keduanya. Perancangan bejana tekan mengacu ke ASME VIII divisi 1 menggunakan tekanan operasi internal dalam menentukan tebal shell bejana tekan, sedangkan beban tekanan eksternal dikompensasi dengan penambahan stiffener ring. Analisa tebal shell dengan tekanan eksternal perlu dilakukan untuk mengetahui tebal bejana tekan yang sesuai untuk menahan beban tekanan operasi eksternal. Pada penelitian ini dilakukan simulasi finite elemet menggunakan software Abaqus untuk bejana tekan aplikasi bawah laut pada beban tekanan eksternal 2 MPa. Simulasi dilakukan dengan beberapa variasi ketebalan shell baik tanpa menggunakan stiffener ring dan dengan menggunakan beberapa variasi geometri stiffener ring. Variasi tebal shell pada penelitian ini adalah 2 mm, 3 mm dan 4 mm. Selanjutnya simulasi dilakukan dengan penambahan tiga bentuk stiffener ring yang berbeda. Simulasi dengan tiga tipe stiffener ring dilakukan untuk setiap variasi ketebalan shell secara bergantian. Dari hasil simulasi menggunakan variasi tebal tersebut didapatkan pendekatan shell 2,5 mm tanpa menggunakan stiffener ring mampu menahan beban tekanan eksternal 2 MPa dengan eigenvalue 1,179 dan tegangan von Mises yang terjadi adalah 144,5 yang mana masih di bawah yield stress dari material bejana tekan. Dari hasil simulasi, stiffener ring tipe dua dengan rasio contact 0,022 menunjukan paling optimal menambah kekuatan bejana tekan untuk mencegah buckling ditunjukan dengan eigenvalue yang lebih besar dibandingkan hasil simulasi dari variasi lainya.


Keywords


Bejana tekan, tekanan eksternal, stiffener ring, eigenvalue, von Mises.

Full Text:

PDF


References

ASME, 1998, ASME B16.5, Pipe Flanges and Flanged Fitting NPS ½ through NPS 24, ASME Press, New York.

ASME, 2010a, ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section II Materials, ASME Press, New York.

ASME, 2010b, ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII Division 1, Rules for Construction of Pressure Vessel, ASME Press, New York.

Khot, Pushpa, 2016, Quantifying the Role of Stiffener Rings in Pressure Vessels Using FEA, International Journal of Science, Engineering and Technology Research (IJSETR), Volume 5, Issue 1, January.

Logan, D.L., 2006, a First Course in the Finite Element Method, Thomson, Canada.

Nampoothiri, Madhavan, and Kumar, Sajith, 2018, Design of Pressure Vessel for Undersea Applications, International Journal of Science Technology & Engineering Volume 4.

Noprianto, Renop, 2019, Simulasi Kekuatan Bejana Tekan Vertikal Dengan Tekanan Eksternal pada Variasi Bentuk StiffenerRing, Tesis Departemen Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Papadakis, George, 2008, Buckling of Thick Cylindrical Shell Under External Pressure: A New Analytical Expression for the Critical Load and Comparison with Elasticity Solution, International Journal of Solids and Structures 45 5308–5321.

Vasilikis, Daniel and Karamanos, Spyros A., 2011, Buckling Design of Confined Steel Cylinders Under External Pressure, Journal of Pressure Vessel Technology.

Wenlong, Wang, Guobiao, Cai dan Jianping, Zhous, 2012, Large-Scale Vacuum Vessel Design and Finite Element Analysis, Chinese Journal of Aeronautics 25 189-197.

Xu, Wenjing, 2019, External pressure buckling analysis of large pressure vessels, Journal of Physics Conference Series 1303:012019.



DOI: https://doi.org/10.22146/jmdt.63592

Article Metrics

Abstract views : 1262 | views : 1883

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.