Simulasi Ledakan Bom: Panduan Explicit Dynamics dan FSI dengan MSC Dytran

Apa itu Simulasi Explicit Dynamics?

Simulasi ledakan memerlukan pendekatan khusus yang disebut Explicit Dynamics. Berbeda dengan analisis struktur statis biasa, explicit dynamics dirancang untuk menangani fenomena berkecepatan tinggi yang terjadi dalam hitungan milidetik atau mikrodetik. MSC Dytran adalah salah satu solver terbaik di dunia untuk kebutuhan ini, terutama dalam menganalisis benturan (crash), ledakan (blast), dan interaksi kompleks antara fluida dan struktur (Fluid-Structure Interaction/FSI).

Mengapa Simulasi FSI Penting dalam Analisis Ledakan?

Dalam sebuah ledakan bom di dalam kontainer, energi kimia dari bahan peledak (TNT) berubah menjadi gas bertekanan tinggi yang merambat melalui udara sebagai gelombang kejut (shockwave). Gelombang ini kemudian menghantam dinding kontainer, menyebabkan deformasi ekstrem atau bahkan kehancuran total. Tanpa fitur FSI, kita tidak bisa menangkap fenomena perambatan tekanan udara yang mengakibatkan kerusakan pada struktur baja tersebut.

Langkah-Langkah Teknis Simulasi Blast Inside Container

1. Pemodelan Struktur (Lagrangian) dan Fluida (Eulerian)

Langkah pertama adalah membuat model kotak baja menggunakan elemen Shell (Lagrangian). Selanjutnya, kita mendefinisikan domain udara di sekitar dan di dalam kotak menggunakan elemen Eulerian. Pemisahan ini penting karena material padat dan fluida memiliki perilaku fisik yang berbeda saat terkena beban ekstrem.

2. Pengaturan Material Johnson-Cook dan JWL

Akurasi simulasi ledakan sangat bergantung pada model material:

• Johnson-Cook: Digunakan untuk material baja karena mampu mensimulasikan bagaimana kekuatan baja menurun saat temperatur meningkat drastis akibat panas ledakan.

• JWL Explosive: Model ini mendefinisikan persamaan tekanan TNT, memungkinkan simulasi transisi dari fasa padat menjadi gas dengan tekanan instan.

3. Definisi Titik Inisiasi (Detonation Point)

Titik pusat ledakan ditentukan secara presisi di tengah kontainer. Dari titik inilah energi akan dilepaskan dan merambat secara radial ke seluruh arah, menghantam dinding-dinding kontainer baja.

Visualisasi Hasil Menggunakan ParaView

Karena kompleksitas data yang dihasilkan (melibatkan data fluida dan solid secara bersamaan), penggunaan perangkat lunak open-source seperti ParaView sangat disarankan untuk tahap post-processing.

Menganalisis Perambatan Shockwave

Dalam ParaView, kita dapat melihat kontur densitas dan tekanan udara. Anda akan melihat bagaimana gelombang kejut memantul di dalam dinding kotak dan menciptakan tekanan berulang yang merusak struktur dari dalam.

Mendeteksi Kegagalan Struktur (Structural Failure)

Fitur failure model dalam MSC Dytran memungkinkan elemen yang telah mencapai batas kekuatannya untuk “dihilangkan” dari visualisasi. Hal ini memberikan efek realistis di mana kotak baja terlihat robek atau berlubang akibat hantaman energi ledakan yang melebihi kapasitas materialnya.

Kesimpulan

Simulasi ledakan dengan MSC Dytran memberikan data yang sangat berharga bagi industri pertahanan, keamanan, maupun keselamatan kerja. Dengan pemodelan yang tepat, kita dapat mengevaluasi ketahanan sebuah struktur kontainer tanpa harus melakukan pengujian fisik yang berbahaya dan mahal.