Pemodelan dua dimensi elasto-viskoplastis proses pembentukan aluminium dengan metode elemen hingga

PRATOMO, Ariawan Wahyu, Dr. Suyitno, S.T., M.Sc

2009 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Proses pembentukan identik dengan deformasi yang besar, bekerja di zona plastis, dan sebagian pada suhu tinggi, oleh karena itu salah satu asumsi analisa yang cocok adalah elasto-viskoplastis. Perencanaan proses pembentukan dengan metode “trial & error” yang secara tradisional diterapkan ternyata membutuhkan waktu dan biaya besar. Alternatif solusi lain yang handal dan cocok diterapkan di industri pembentukan logam adalah simulasi numerik dengan metode elemen hingga. Pertimbangan masalah lisensi dan fleksibilitas modifikasi program, maka pemodelan elasto-viskoplastis pada penelitian ini menggunakan program Fortran. Tujuan penelitian ini adalah memodelkan dua dimensi elasto-viskoplastis pada proses pembentukan sederhana, memvisualisasikan hasil pemodelan, membandingkan (validasi) hasil pemodelan program Fortran dengan pemodelan software komersial yang telah teruji dan hasil eksperimen bending sederhana, mengetahui pengaruh parameter utama pemodelan terhadap analisa teganganregangan. Hasil validasi dengan eksperimen bending sederhana menunjukkan hasil yang setara untuk beban (UTM) dibawah 2100 N, perbedaan tren hasil untuk beban 2100 N disebabkan analisa yang digunakan dalam pemodelan adalah elastic-perfectly plastic. Hasil validasi simulasi simpangan maksimum terhadap variasi beban dengan menggunakan software komersial menunjukkan hasil yang valid dengan selisih sekitar 1.5 %. Hasil simulasi variasi parameter utama pemodelan menunjukkan bahwa tegangan alir turun dengan kenaikan parameter fluiditas dan panjang tahapan waktu, serta tegangan alir naik dengan kenaikan inkremen pembebanan.

Forming process related to large deformation, plasticity, and sometime in high temperature, however, elasto-viscoplastic analysis is recommended. The empirical “trial and error” method has been applied to forming design, however, this approach is expensive and time consuming. The alternative solution applied in metal forming industry is numerical simulation using finite elemen method. Consider program license and program modification flexibility, the research used fortran program. The aim of the research is modeling two dimensional elasto-viscoplastic of simple forming process, visualize the output of modeling, validate the output of Fortran program modeling with result of simple bending experiment and commercial software modeling, investigate the influence of main modeling parameter. The validation trend of simple bending experiment indicate the same result to load (UTM) under 2100N. The difference trend of 2100 N load caused modeling analysis is elastic-perfectly plastic.The validation result of maximum displacement to load variation simulation with commercial software indicate small difference, about 1.5 %. The result of modeling parameter simulation show that flow stress decreasing with fluidity parameter and timestep length increasing, load increment increasing causes flow stress increasing.

Kata Kunci : Pemodelan,Elasto,viskoplastis,Pembentukan,Fortran, modeling, elasto-viscoplastic, forming, fortran