analisis tegangan pressure vessel

Analisis tegangan pada pressure vessel adalah penentuan hubungan antara gaya eksternal yang diterapkan pada vessel/ bejana dan tegangan-tegangan yang terjadi pada bejana. Analisis tegangan digunakan menentukan semua kondisi desain untuk masalah yang diberikan dan kemudian menentukan semua gaya eksternal terkait.

Perancang harus kemudian menghubungkan gaya-gaya luar ini dengan bagian-bagian bejana yang harus menahannya untuk menemukan tegangan-tegangan yang sesuai. Dengan mengisolasi penyebabnya (beban), efeknya (tekanan) bisa lebih ditentukan secara akurat. Perancang juga harus sangat menyadari jenis-jenis beban dan bagaimana mereka berhubungan dengan vessel secara keseluruhan dengan mempertimbangkan efek jangka panjang atau pendek.

Analisis tegangan diatur oleh 3 hal yaitu:

1. Kekuatan/kegagalan teori yang digunakan.
2. Jenis pembebanan.
3. Bahaya tegangan yang muncul pada bejana.

Pressure vessel umumnya berbentuk bola, silinder, kerucut, ellipsoids, tori, atau komposit. Ketika ketebalannya kecil dibandingkan dengan dimensi lain, bejana ini disebut sebagai membran dan tegangan terkait yang dihasilkan dari tekanan yang muncul disebut tegangan membran. Tegangan membran adalah tegangan rata-rata atau kompresi tegangan. Tegangan ini diasumsikan seragam di seluruh dinding bejana dan bekerja ke arah tangensial ke permukaannya. Membran atau dinding diasumsikan tidak memberikan ketahanan terhadap bending. Ketika dinding memiliki ketahanan terhadap bending, tegangan bending terjadi selain tegangan membran.

Di dalam bejana dengan bentuk rumit dikenai gaya tekanan internal, konsep tegangan membran sederhana tidak cukup untuk memberikan gambaran yang memadai tentang situasi stres yang sebenarnya. Jenis kepala yang menutup bejana, efek penyangga, variasi ketebalan dan penampang, nozel, eksternal lampiran, dan bending keseluruhan karena berat, angin, dan aktivitas seismik semuanya menyebabkan distribusi tegangan yang bervariasi di bejana. Penyimpangan dari pengaturan bentuk membran yang sebenarnya menekuk di dinding bejana dan menyebabkan pembebanan langsung yang bervariasi dari titik ke titik. Pemuatan langsung dialihkan dari bagian yang fleksibel ke bagian bejana yang lebih kaku.

Dalam pressure vessel apa pun yang mengalami tekanan internal atau eksternal tekanan, tegangan diatur di dinding shell. Keadaan tegangan berwujud triaksial dan tiga tegangan utama yang menentukan adalah:

σ_x = Tegangan longitudinal
σ_φ= Tegangan latitudinal
σ_r= Tegangan radial

Selain itu, mungkin ada tegangan lentur dan geser. Tegangan radial adalah tegangan langsung, yang merupakan hasil dari tekanan yang bekerja langsung pada dinding, dan menyebabkan tegangan tekan sama dengan tekanan pada permukaan di mana tekanan bertindak. Pada bejana berdinding tipis, tegangan ini sangat kecil dibandingkan dengan tengangan melingkar dan memanjang dan umumnya diabaikan. Jadi kita asumsikan bahwa keadaan tegangan adalah biaksial. Hal ini sangat menyederhanakan metode menggabungkan tegangan dibandingkan dengan keadaan tegangan triaksial. Untuk bejana berdinding tebal, tegangan radial tidak dapat diabaikan dan rumus sangat berbeda dari yang digunakan dalam menemukan tegangan membran dalam cangkang tipis.

Sejak Kode ASME, Bagian VIII, Divisi 1 merancang aturan; margin desain yang lebih tinggi dan aturan khusus digunakan untuk memungkinkan lokalisasi tinggi dan tegangan bending sekunder pada tingkat aman yang konsisten. Margin desain yang lebih tinggi ini dapat memaksakan toleransi pada desain tetapi membutuhkan analisis lebih sedikit .

Kesimpulannya, “analisis tegangan membran” tidak sepenuhnya akurat tetapi memungkinkan penyederhanaan asumsi yang harus dibuat sambil mempertahankan ketepatan. Asumsi penyederhanaan utama adalah bahwa tegangan adalah biaksial dan tegangannya seragam di seluruh dinding cangkang. Untuk bejana berdinding tipis asumsi ini membuktikan asumsi ini dapat diandalkan. Tidak ada bejana yang memenuhi kriteria menjadi membran sejati, tetapi kita dapat menggunakan metode ini dengan tingkat akurasi yang wajar.

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR KONSTRUKSI LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Moss, Dennis dan Michael Basic. 2013. Pressure Vessel Design Manual: Fourth Edition. Oxford: Butterworth-Heinemann.

Author: admin