Penulis: Djatmiko Erlambang – CAE Engineer PT Optimaxx Prima Teknik (2023)
Pendahuluan
ANSYS Autodyn adalah perangkat lunak simulasi yang dikembangkan untuk menganalisis respons dinamis dan interaksi material dalam situasi yang melibatkan fenomena ekstrem seperti ledakan, tumbukan, dan deformasi. Perangkat lunak ini memanfaatkan metode elemen hingga (FEM) untuk memodelkan perilaku material dalam berbagai kondisi dinamis. ANSYS Autodyn memiliki kemampuan untuk mengintegrasikan interaksi antara berbagai jenis bahan, termasuk benda padat, cairan, dan gas, dalam lingkungan ekstrem dan penuh perubahan cepat. Dengan fitur simulasi yang kuat, pengguna dapat memprediksi dampak dari peristiwa dinamis dengan menghasilkan visualisasi dan data numerik yang membantu dalam pengambilan keputusan teknis. ANSYS Autodyn umumnya digunakan dalam berbagai industri seperti tambang, pertahanan, otomotif, energi, dan manufaktur di mana pemahaman tentang respons bahan terhadap kejadian dinamis memiliki nilai penting. Dalam industri tambang dan pertahanan, Autodyn biasa digunakan untuk memprediksi perambatan ledakan, dinamika gas dan efeknya terhadap kekuatan struktur.
Optimasi Waktu Delay Peledakan
Dalam operasi pertambangan saat ini, operasi peledakan tidak hanya berbicara tentang besarnya ledakan, tetapi juga tentang kontrol ledakan yang presisi. Untuk efisiensi, para penambang harus menggunakan bahan peledak yang cukup untuk memfragmentasi dan memindahkan sebanyak mungkin material.
Kuncinya adalah serangkaian ledakan yang direncanakan dengan baik di mana barisan lubang peledak yang diisi bahan peledak diledakkan dengan pengapian elektronik dalam urutan waktu delay dengan akurasi sepersepuluh milidetik.
Tantangan utamanya adalah menentukan penundaan peledakan yang optimal, yang bergantung pada banyak variabel termasuk kekuatan tekan dan kerapuhan material yang diledakkan, jenis bahan peledak yang digunakan, serta diameter, kedalaman, dan jarak lubang ledakan. Biasanya, operator pertambangan mencoba untuk menemukan delay peledakan yang tepat melalui pengalaman di bidang tambang tertentu dan trial and error yang cukup banyak.
Dengan bantuan Autodyn, insinyur tidak hanya dapat dengan cepat menentukan delay peledakan yang optimal tetapi juga menilai dampak dari penggunaan bahan peledak yang berbeda dan geometri lubang peledak. Sebagai hasilnya, Orica dapat bekerja lebih erat dengan klien dan dengan cepat memberikan wawasan berharga dalam memanfaatkan kinerja tertinggi yang mungkin dari bahan peledak pertambangan.
Simulasi Perambatan Ledakan
Ansys Autodyn dapat digunakan untuk melakukan simulasi ledakan dan rambatannya berdasarkan dinamika gas. Insinyur dapat mengevaluasi sebaran tekanan, kecepatan, dan suhu selama proses ledakan berlangsung. Selain itu dapat dimanfaatkan juga untuk memprediksi area jangkauan ledakan baik dalam lingkungan indoor maupun outdoor. Ini sangat penting dalam perencanaan dan desain fasilitas industri, infrastruktur, dan lingkungan. Dengan memanfaatkan data yang dihasilkan oleh simulasi ini, para ahli dapat mengambil langkah-langkah pencegahan yang lebih akurat, mengidentifikasi zona-zona risiko yang perlu diperhatikan, dan merancang sistem proteksi yang efektif.
Mengevaluasi Kerusakan Struktur Akibat Ledakan
Tidak hanya berfokus pada simulasi dinamika gas saat terjadi ledakan, Ansys Autodyn juga memiliki kemampuan dalam mengevaluasi dampak kerusakan struktural yang dihasilkan akibat ledakan tersebut. Dalam konteks ini, Autodyn memungkinkan insinyur dan analis untuk merancang model numerik yang menggambarkan interaksi kompleks antara gelombang tekanan tinggi, gaya inersia, dan deformasi material. Hasil simulasi ini memberikan pandangan yang lebih mendalam tentang bagaimana struktur dapat mengalami perubahan bentuk, retak, atau bahkan kegagalan akibat beban ledakan. Dengan menggabungkan informasi ini, para profesional dapat mengidentifikasi titik-titik kritis dalam desain struktural, mengembangkan material yang lebih tahan terhadap ledakan, dan merancang perlindungan tambahan untuk meminimalkan dampak kerusakan.
Mengoptimalkan Struktur untuk Menanggulangi Kerusakan Akibat Ledakan
Melalui data simulasi ledakan yang dihasilkan oleh Ansys Autodyn, para insinyur memiliki kesempatan untuk melakukan peningkatan (improvement) pada struktur dengan tujuan mengatasi potensi efek kerusakan yang dapat lebih parah. Gambar yang terletak di sebelah sini menggambarkan contoh konkret dari upaya peningkatan struktur, di mana struktur pintu dengan material baja tanpa penguat beton dibandingkan dengan struktur pintu yang diperkuat dengan beton. Melalui data hasil simulasi, perbandingan ini memberikan wawasan yang jelas tentang bagaimana penguat beton dapat mempengaruhi respons struktural terhadap ledakan. Hasil simulasi menunjukkan bahwa pintu yang diperkuat dengan beton mampu secara signifikan mengurangi risiko kerusakan akibat fragmentasi yang terjadi selama ledakan.
Dengan adanya keandalan hasil simulasi seperti ini, insinyur memiliki alat yang kuat untuk mengarahkan inovasi dan perbaikan dalam dunia perancangan struktur yang rentan terhadap ledakan. Melalui pendekatan berbasis data dan pemahaman yang lebih mendalam terhadap dinamika ledakan, Ansys Autodyn membantu mewujudkan lingkungan yang lebih aman dan tangguh.
Efek Ledakan Terhadap Kendaraan
Tidak hanya terbatas pada simulasi efek ledakan pada struktur beton atau bangunan, Ansys Autodyn juga memiliki kemampuan untuk memprediksi dampak ledakan terhadap struktur metal, seperti kendaraan. Fungsi ini memperluas cakupan penggunaan Autodyn ke dalam domain yang lebih luas, yaitu analisis risiko dan performa dalam konteks dinamika ledakan pada kendaraan.
Gambar diatas memberikan contoh visualisasi dari simulasi efek ledakan ranjau terhadap mobil. elalui data yang dihasilkan dari simulasi ini, para profesional dapat memahami bagaimana ledakan dapat mempengaruhi berbagai komponen kendaraan, termasuk struktur rangka, panel eksterior, dan bagian internal lainnya. Informasi ini sangat berharga dalam merancang kendaraan yang lebih tahan terhadap ledakan, serta dalam mengembangkan strategi perlindungan yang efektif bagi penumpang dan muatan kendaraan.
Ledakan Bawah Air (Underwater Explosion)
Simulasi underwater explosion menggunakan Ansys Autodyn dapat memberikan insight tentang dinamika kompleks yang terlibat dalam ledakan di bawah air. Proses simulasi ini melibatkan pemodelan interaksi antara gelombang tekanan, gas, dan air, serta dampak ledakan terhadap struktur bawah air dan objek di sekitarnya.
Dalam rangkaian simulasi ini, Ansys Autodyn memungkinkan kita untuk menggambarkan bagaimana ledakan di bawah air dapat menciptakan gelombang kejut yang merambat melalui medium air. Selanjutnya, gelombang kejut ini dapat berinteraksi dengan permukaan air dan struktur di bawah air, menghasilkan efek-efek seperti deformasi struktural, fragmentasi, dan pergerakan air yang dinamis. Data dari simulasi` semacam ini dapat sangat berharga dalam pemahaman tentang dampak ledakan terhadap kapal selam, platform lepas pantai, atau infrastruktur bawah air lainnya.
Memprediksi DDT
Ansys Autodyn memiliki kemampuan dalam memprediksi waktu transisi dari deflagrasi ke detonasi (DDT). Dalam dunia propulsi dan riset material, fenomena DDT merupakan aspek kritis yang mempengaruhi kinerja dan keamanan propelan dan bahan peledak. Dengan menggunakan Autodyn, para peneliti dan insinyur dapat membangun model numerik yang merinci reaksi kimia, aliran panas, dan perilaku material yang mungkin terjadi selama proses DDT.
Akurasi Simulasi
Ansys Autodyn adalah software simulasi yang telah melewati proses validasi melalui berbagai uji coba eksperimental. Ini menjadikan Autodyn sebagai alat yang andal dan terpercaya dalam menghasilkan hasil simulasi yang akurat. Gambar yang terletak di samping ini mengilustrasikan beberapa contoh perbandingan antara hasil simulasi yang dihasilkan oleh Autodyn dan data hasil eksperimen.
Ansys Autodyn memberikan lompatan signifikan dalam pemahaman kita tentang bagaimana bahan dan struktur akan merespons dalam berbagai skenario dinamis. Ini membuka peluang baru dalam pengembangan inovasi yang lebih aman, efisien, dan terinformasi dengan baik dalam berbagai industri, mulai dari keamanan dan pertahanan hingga manufaktur dan penelitian material.
Referensi:
*Numerical Simulation of Deflagration to Detonation Transition in High-Energy Propellant, (Zhuo-qun, 2019)
