Pendahuluan
Fatigue failure pada struktur logam akibat beban dinamis sering terjadi dalam aplikasi teknik, terutama di industri dirgantara. Penelitian ini menganalisis Missile Warning Sensor (MWS) pada helikopter, mengevaluasi dampak getaran terhadap keandalan struktur menggunakan metode eksperimental dan numerik. Data dari uji penerbangan operasional digunakan untuk membuat profil getaran akselerasi, yang kemudian divalidasi dengan uji resonansi.
Metodologi Penelitian
Penelitian ini menggunakan:
- Uji penerbangan operasional untuk mendapatkan data historis beban.
- Analisis elemen hingga (FEM) dengan MSC Fatigue untuk menentukan lokasi kritis pada struktur.
- Uji resonansi dengan electromagnetic shaker untuk mengonfirmasi titik kegagalan struktur.
Data akselerasi diukur menggunakan sensor piezoelektrik ICP yang dipasang di lokasi pemasangan MWS pada helikopter.
Hasil Penelitian
Hasil analisis menunjukkan bahwa frekuensi alami pertama struktur adalah 76 Hz, dengan lokasi stres maksimum di sekitar tepi lubang baut. Beberapa temuan utama:
- Uji getaran selama 12.000 jam operasional menunjukkan tidak ada kegagalan signifikan.
- Uji resonansi menyebabkan kegagalan pada frekuensi kritis, membuktikan keandalan metode prediksi numerik.
- Simulasi elemen hingga menunjukkan bahwa wilayah dengan tegangan von Mises tertinggi berpotensi mengalami kegagalan lebih awal.
Studi Kasus & Data Kuantitatif
- Analisis Getaran pada Helikopter
- Data akselerasi dikumpulkan dalam tiga sumbu (X, Y, Z) selama penerbangan operasional.
- PSD (Power Spectral Density) maksimum terdeteksi pada sumbu vertikal (Z).
- Amplitudo akselerasi terbesar terjadi pada 76 Hz, sesuai dengan mode alami struktur.
- Uji Resonansi & Kegagalan Struktural
- Struktur diuji dengan electromagnetic shaker hingga mencapai resonansi.
- Kegagalan terjadi pada frekuensi alami pertama (76 Hz).
- Hasil eksperimen sesuai dengan simulasi FEM, membuktikan validitas pendekatan numerik.
Kelebihan & Kekurangan
Kelebihan:
- Kombinasi analisis eksperimental dan numerik meningkatkan akurasi prediksi keandalan.
- Metode ini dapat digunakan untuk komponen dirgantara lainnya.
- Memungkinkan optimasi Accelerated Life Testing berdasarkan data eksperimental.
Kekurangan:
- Pengujian resonansi dapat menyebabkan kegagalan yang tidak realistis di lingkungan operasional sebenarnya.
- Kompleksitas analisis FEM memerlukan sumber daya komputasi tinggi.
Kesimpulan
Pendekatan Accelerated Life Testing berbasis stres akibat getaran memberikan metode efektif untuk memprediksi keandalan struktur dirgantara. Dengan validasi dari uji resonansi dan analisis numerik, penelitian ini membantu optimasi pengujian keandalan pada lingkungan operasional nyata.
Sumber:
Özsoy, S. (2006). Vibration Induced Stress and Accelerated Life Analyses of an Aerospace Structure. Middle East Technical University.