ANALISIS STRUKTUR SAYAP PESAWAT TERBANG

 

ANALISIS STRUKTUR SAYAP

1. PEMODELAN

Struktur sayap tiga dimensi dapat dimodelkan dengan berbagai pemodelan. Tujuan pemodelan yaitu mengidealisasikan     struktur sayap sehingga stringers (penguat) hanya menerima tegangan normal dan kulit sayap hanya menerima     tegangan geser.

2. PENENTUAN GEOMETRI STRINGERS DAN SPAR

Geometri yang perlu diketahui yaitu dimensi model (ketebalan dan panjang spar), serta luas area dari stringers.

3. PENENTUAN LETAK CENTROID

Posisi Centroid perlu terlebih dahulu ditentukan untuk keperluan analisis momen inersia (pada centroid). Letak centroid     ditentukan melalui formula :

X = ∑ (A.x) / ∑ A

Z = ∑ (A.z) / ∑ A

Perhitungan ini dilakukan dengan mengasumsikan salah satu stringers sebagai titik acuan (0,0).

4. PERHITUNGAN MOMEN INERSIA (PADA CENTROID)

Perhitungan momen inersia pada centroid dilakukan guna mendapatkan harga tegangan normal dan tegangan geser.     Perhitungannya dapat dilakukan dengan menggunakan formula :

I       =  Io +A.d^2

Io     =  I – A.d^2    (Momen Inersia pada centroid)

Ixx   =  A.z^2  -  A.Z^2

Izz   =  A.x^2  -  A.X^2

Ixz   =  A.x.x    -  A.Z.Y

5. PERHITUNGAN TEGANGAN NORMAL PADA STRINGERS

Selanjutnya dapat ditentukan tegangan normal pada stringers, dengan menggunakan formula :

σ  =  -(K3Mz – K1Mx) x – (K2Mx – K1Mz) z  (MPa)

dimana :

K1 = Ixz / Ixx . Izz – (Ixz)^2

K2 = Izz / Ixx . Izz – (Ixz)^2

K3 = Ixx / Ixx . Izz – (Ixz)^2

x = jarak horizontal stringers terhadap centroid

z = jarak vertikal stringers terhadap centroid

6. PERHITUNGAN TEGANGAN GESER PADA KULIT

Berikutnya tegangan geser dapat ditentukan dengan menggunakan step sebagai berikut :

a. Asumsikan struktur sayap dengan penampang tertutup menjadi penampang yang terbuka, dengan cara         menghilamngkan n buah flange untuk n buah cell sehingga dapat digunakan persamaan berikut untuk menentukan         arus gesernya (q) :

q1 =  - (Vz / Ixx) . ∑ (A.z)

dimana :

q1     =  arus geser (N/m)

Vz  =  Gaya Lintang  (N)

∑ (A.z) = Summation Luas stringers dikalikan dengan jarak z-nya terhadap centroid

b. Berikutnya solusi arus geser tersebut dicek dengan menggunakan hukum statika :

∑ Fx  =  0

∑ Fy  =  0

∑ M   =  0 (Pada stringers yang dijadikan acuan (0,0))

Pengecekan tersebut dilakukan dengan asumsi atas , kanan, dan CW (Clock Wise) positif

c. Jika hasil pengecekan tersebut menghasilkan momen sebesar M (Nm) CCW maka harus ada momen sebesar M        lagi tetapi arahnya CW agar ∑ M = 0 terpenuhi. Hal tersebut berlaku sebaliknya.

Momen sebesar M yang ditambahkan tadi ditransformasikan kedalam arus geser dengan formula :

q2  =  M / 2A

d. Selanjutnya arus geser total dapat diperoleh dengan menambahkan arus geser akibat momen tadi kedalam

solusi ”cut” tadi, sehingga :

q total = q1 + q2

e. Maka tegangan geser pada sayap dapat ditentukan dengan formula :

τ  = q total / tebal spar (MPa)

7. ANALISIS KEGAGALAN

a. Kegagalan Material

Terjadi jika tegangan normal ataupun tegangan geser yang terjadi melebihi nilai yield strength bahan.

Indikatornya yaitu Safety Factor :

SF =  σ yield / σ apllied

SF > 1  : aman

SF ≤ 1  : gagal

b. Buckling

Terjadi pada daerah yang mengalami compression

Indikatornya juga Safety Factor :

σ critical stringers / σ applied

SF > 1  : aman

SF ≤ 1  : gagal

c. Fatigue

Analisis fatigue atau kelelehan material dilakukan untuk mengetahui pada cycle ke berapa struktur tersebut perlu        perbaikan, sehingga analisis yang dilakukan yaitu menentukan :

• Spektrum beban fatigue
• Perpanjangan retak agar bisa diprediksi