Studi numerikal pengaruh pemodelan kontak permukaan terhadap kekakuan kompresi Belleville Spring Washer

Abstract

Pada pemasangan baut mutu tinggi, terdapat 2 tipe pengencangan sambungan yaitu tipe tumpu dan slip-critical. Sambungan tipe tumpu dilakukan dengan pengencangan yang secukupnya dan bila ada transfer gaya maka baut menumpu pada elemen. Kekurangannya adalah kegagalan fatigue akibat slip yang terjadi berulang kali, oleh karena itu cara untuk mencegah kegagalan tersebut itu dengan memakai sambungan tipe slip-critical. Baut mutu tinggi dengan sambungan tipe slip-critical dikencangkan dengan tingkat kekencangan tertentu agar slip terhentikan akibat penjepitan yang diciptakan gaya friksi. Masalahnya adalah baut yang telah dilakukan pretension akan mengalami relaksasi. Upaya untuk mengurangi kondisi relaksasi merupakan pemakaian Belleville spring washer yang bertindak sebagai pegas. Kalkulasi terkait washer ini masih disederhanakan sehingga tidak mempertimbangkan pengaruh friksi yang ada. Studi ini meninjau dan mengevaluasi rumus dengan analisis numerik yang dilakukan menggunakan program metode elemen hingga Abaqus. Variasi yang dimodelkan dan dianalisis adalah kondisi interaksi Belleville spring washer dengan permukaan pelat baja dan konfigurasi stacking. Hasil studi menunjukkan bahwa persamaan DIN 2092 layak dipakai sebagai estimasi beban aksial yang dapat diterima washer pada defleksi tertentu dengan syarat defleksi tidak melebihi 30% dari tinggi bebas washer. Selain itu, kajian lebih terkait pentingnya pengaruh friksi terkait kekakuan washer perlu dilakukan karena persamaan DIN 2092 dengan friksi hanya berlaku pada washer dengan koefisien friksi di bawah 0,1. Rekomendasi untuk meningkatkan beban aksial yang dapat diterima washer dan kekakuan adalah dengan pemakaian konfigurasi stacking secara paralel.