Testindo – Mungkin Anda pernah merasakan jembatan yang bergetar ketika sedang lewat, atau merasakan getaran ketika sedang mengendarai mobil. Fenomena getaran ini terjadi pada semua struktur benda yang tercipta dari berbagai macam beban dinamis seperti angin kencang, getaran dari mesin, langkah kaki banyak orang, kendaraan yang melintas dan lainnya.

Jika getaran ini tidak diredam berpotensi menimbulkan dampak yang berbahaya, seperti :

• Stressing atau tension pada partikel material struktur
• Beban dinamis yang berkelanjutan mengakibatkan material fatigue

Itulah alasan mengapa Modal Analysis sangat dibutuhkan untuk menganalisa respon getaran pada struktur benda atau objek tertentu.

Modal Analysis

Modal Analysis adalah metode untuk menganalisa karakteristik dinamik dari suatu sistem dalam bentuk frekuensi alami, faktor redaman dan mode getar. Modal analysis menjadi dasar mengapa respon getaran suatu sistem bisa diekspresikan sebagai kombinasi linier dari respon pada koordinat modalnya.

Setiap respon pada koordinat modal tersebut dideskripsikan dalam bentuk parameter modalnya masing-masing yaitu frekuensi alami, redaman modal, dan mode getar.

Metode modal analysis dikenal sebagai metode yang powerful dalam menghitung respon dinamik dari sistem struktur linier teredam dengan redaman klasik. Metode ini sangat menarik, karena respon sistem Multi degree of freedom (MDOF) diekspresikan sebagai superposisi dari respon modal, setiap modal ditentukan dari analisis dinamik sistem Single degree of freedom (SOF), dan analisis dinamik ini hanya dilakukan pada metode yang memiliki kontribusi yang signifikan terhadap respon sistem.

Beberapa manfaat yang bisa didapatkan dengan melakukan modal analysis, yaitu :

• Menganalisa dan melakukan validasi aktual struktur terhadap design-nya
• Menentukan natural frequency, damping parameters, dan structural mode shapes.
• Mengidentifikasi resonansi frequency untuk mengantispasi potensi struktur kemungkinan bergetar dahsyat dengan gaya yang sangat kecil.
• Mengidentifikasi kelemahan struktural dan merancang solusi untuk memperbaikinya.

Metode ini bisa diaplikasikan untuk pengujian berbagai jenis struktur seperti bagian kerangka pesawat terbang, bilah turbin angin atau gas, sasis kendaraan, struktur jembatan dan lainnya.

Analisis Modal dapat memberikan pengguna gambaran umum tentang frekuensi alami, parameter redaman, dan bentuk mode pada struktur objek. Frekuensi alami pada struktur objek dan parameter redaman dapat dihitung, dan mode bentuk dapat divisualisasikan dalam bentuk geometri animasi.

Data yang dihasilkan oleh Modal Analysis ini akan digunakan untuk memperbarui model struktur objek yang dianalisa melalui Finite Element Model Updating (FEMU).

Finite Element Model Updating (FEMU)

Finite Element Model Updating (FEMU) merupakan suatu metode untuk meningkatkan keakuratan model analitis dengan membandingkan data pengukuran dilapangan dengan hasil simulasi numerik dari model tersebut.

FEMU memungkinkan insinyur dan ahli struktur untuk memperbarui model simulasi numerik secara iteratif berdasarkan data pengujian aktual, sehingga memungkinkan untuk memperbaiki keakuratan model dan memastikan bahwa model tersebut mencerminkan kondisi aktual dari struktur yang diuji.

Parameter yang diperlukan dalam melakukan Finite Element Model Updating (FEMU) adalah frekuensi alami, mode shapes dan ratio redaman. Untuk mendapatkan parameter tersebut maka diperlukan pengujian dinamik. Pengujian dinamik dapat dilakukan dengan 2 metode yaitu Operational Modal Analysis (OMA) atau Experimental Modal Analysis (EMA).

Experimental Modal Analysis (EMA) adalah pengujian dengan memberikan eksitasi pada struktur yang diuji agar mendapatkan parameter frekuensi alami, mode shapes dan ratio redaman. Pemberian eksitasi dapat dilakukan dengan berbagai instrument seperti impact hammer, shaker, eccentric mass vibration dan lain-lain.

Metode yang digunakan pada pengujian kali ini adalah EMA dengan menggunakan eccentric mass vibration sebagai eksitasi untuk mendapatkan parameter frekuensi alami, mode shapes dan ratio redaman.

Modal Analysis dan Finite Element oleh Testindo

Testindo sebagai perusahaan yang menyediakan layanan engineering & integrated online monitoring system menyedikan layanan modal analysis dan finite element untuk menyelesaikan berbagai masalah struktur dengan memanfaatkan data vibrasi.

Pada studi kasus ini, kami akan sedikit membahas penerapan Finite Element Model Updating (FEMU) pada pengujian struktur jembatan.

Langkah pertama dalam evaluasi struktur menggunakan FEMU adalah membangun model analitis struktur tersebut menggunakan software finite element. Kemudian, model tersebut harus diuji dengan menggunakan data pengukuran dilapangan seperti percepatan struktur, getaran, dan tegangan. Setelah data pengukuran lapangan dikumpulkan, perbandingan antara data dilapangan dan hasil simulasi numerik dari model analitis dapat dilakukan.

Hasil ini menunjukkan seberapa baik model analitis memprediksi perilaku jembatan. Dalam banyak kasus, kesalahan yang terjadi disebabkan oleh faktor ketidakpastian dalam parameter model, seperti modulus elastisitas, massa, dan kekakuan struktur.

Setelah kesalahan model ditemukan, teknik FEMU dapat digunakan untuk memperbaiki model analitis. Teknik ini mengoptimalkan parameter model untuk meminimalkan kesalahan antara data dilapangan dan hasil simulasi numerik dari model. Dalam kasus suatu struktur, teknik ini dapat digunakan untuk menentukan kinerja struktural dan kapasitas beban yang berbeda pada struktur tersebut.

Keuntungan dari evaluasi struktur menggunakan FEMU adalah meningkatkan keakuratan model analitis, sehingga dapat mengidentifikasi potensi kerusakan dan memperkirakan masa pakai struktur seperti gedung dan jembatan dengan lebih akurat. Teknik ini dapat membantu insinyur dan ahli struktur dalam merencanakan perawatan rutin pada struktur, mengoptimalkan beban yang dapat ditangani oleh sutau struktur, dan meminimalkan biaya pemeliharaan.

Dalam pengujian ini EMA dilakukan menggunakan sensor akselerometer untuk mengukur respon dari struktur terhadap gaya input yang berasal dari eccentric mass vibration. Hasil dari pengujian ini berupa kurva frequency respon function maupun kurva respon struktur terhadap gaya input. EMA dengan menggunakan eccentric mass vibration dipilih sebagai metode yang digunakan dalam pengujian ini karena metodenya sederhana namun memberikanhasil yang baik.

Testindo siap melayani kebutuhan pengujian berbagai macam struktur menggunakan Modal Analysis dan Finite Element Model Updating untuk berbagai macam struktur. Jika Anda berminat atau ingin training dan juga konsultasi, silahkan hubungi kami melalui :

Chat dengan tim kami melalui fitur live chat di pojok kanan bawah website ini

Email : sales@testindo.com