PENERAPAN VISUAL STUDIO.NET PADA CATIA V5 UNTUK MENCAPAI TINGKAT AUTOMASI DALAM ANALISIS METODA ELEMEN HINGGA DARI WING-BOX TESIS

PENERAPAN VISUAL STUDIO .NET PADA CATIA V5 UNTUK MENCAPAI TINGKAT AUTOMASI DALAM ANALISIS METODA ELEMEN HINGGA DARI WING-BOX

TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung

Oleh

IQBAL RAHMADHIAN PAMUNGKAS NIM : 23605301 PROGRAM STUDI TEKNIK PENERBANGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

ABSTRAK PENERAPAN VISUAL STUDIO .NET PADA CATIA V5 UNTUK AUTOMASI DALAM ANALISIS METODA ELEMEN HINGGA DARI WING BOX Oleh

Iqbal Rahmadhian Pamungkas NIM : 23605301 Tesis ini menyajikan metoda pendekatan berorientasi objek di lingkungan Visual Studio .NET yang di hubungkan dengan Component Object Model (COM) milik CATIA V5. Di bangun tiga buah perangkat lunak untuk suatu tujuan tertentu. Aplikasi pertama dibangun untuk membuat model permukaan dari sayap (lifting Surface) dengan parameter jumlah kink dan orientasi dari airfoil. Dengan bereferensi pada model yang dihasilkan oleh aplikasi pertama, dibangun struktur layout dari wing box yang berdasarkan pada jumlah stringer, rib dan orientasi masing - masingnya. Kemudian aplikasi terakhir membentuk model elemen hingga dan mendefinisikan property dari elemen wing box. Visual Basic .NET dan Visual C ++ .NET telah dipakai secara proporsional untuk mendapatkan kemampuan akses yang lebih baik. Beberapa objek dari CATIA V5R17 P2 yang dibutuhkan dijadikan referensi. Sebagai hasil, aplikasi – aplikasi tersebut memiliki kemampuan automasi yang tinggi untuk menghasilkan model sayap hingga analisis elemen hingga. Beberapa studi kasus telah dilakukan untuk mengevaluasi konsep ini dan mendemontrasikan kemampuan dari apliksi – aplikasi ini.

i

ABSTRACT APPLICATION OF VISUAL STUDIO .NET ON CATIA V5 IN ORDER TO OBTAIN AUTOMATION FOR FINITE ELEMENT ANALYSIS OF WING-BOX STRUCTURES By

Iqbal Rahmadhian Pamungkas NIM : 23605301 This thesis presents an application of object oriented approaches in Visual Studio .NET environment that they were selectively linked to component object modeling (COM) of CATIA V5. It has been developed three consecutive software applications for having specific purpose. The first application was developed to generate surface of wing (lifting Surface) by parameter of number of kink and orientation of airfoils. By referenced to the first, the second application is able to generate structural layout of wing-box based on parameter of number of stringers and ribs. The last application conducted as finite element model generator and definition of properties. Visual Basic and Visual C++ .Net have been implemented proportionally with respect to strength on accessibilities. CATIA V5-R17 P2 is been utilized to perform particular link to explore some specific object of CAD. As a result, those applications could perform high level of automation in generating surface until finite element analysis. Some case studies have been done to evaluate this concept and to demonstrate the performance of this application.

ii

PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.

iii

KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT, Tuhan semesta alam. Syukur Alhamdulillah tiada hentinya dipanjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala nikmat yang telah diberikan kepada kita sampai detik ini. Atas segala kuasa-Nya jugalah, penulis diberi kesempatan untuk menyelesaikan tesis dan kuliah di Departemen Teknik Penerbangan ITB dengan lancar. Tesis ini diselesaikan sebagai salah satu syarat kelulusan di Departemen Teknik Penerbangan ITB. Penyusunan tulisan ini diharapkan dapat menjadi langkah awal pengembangan lebih lanjut dari penelitian yang dilakukan penulis. Menyadari segala keterbatasan yang ada pada diri penulis, sudah barang tentu tulisan ini masih jauh dari sempurna. Namun demikian mudah-mudahan jerih payah penulis dengan segala keterbatasan dan kemampuannya dapat bermanfaat bagi pihakpihak yang terkait. Cukup banyak kendala yang dihadapi selama proses pelaksanaan tesis ini. Hanya berkat rahmat Allah Swt yang Maha Pengasih serta dukungan berbagai pihak yang membuat penulis mampu menyelesaikannya dengan hasil yang memuaskan. Untuk itu ucapan terima kasih dan penghormatan yang tidak terkira penulis haturkan kepada siapapun yang terkait dengan penulisan ini, khususnya bagi : 1. Papa dan Mama tercinta yang merupakan sumber semangat bagi penulis. Tulisan ini tidak senilai dengan pengorbanan keduanya dalam membesarkan penulis, namun hanya inilah yang bisa dipersembahkan sampai saat ini. Untuk Kakak-kakak tercinta, terima kasih atas bimbingan dan dukungan sebagai kakak yang selalu memberi teladan bagi adiknya. 2. Bapak Rais Zain, M.Eng. sebagai pembimbing. Dukungan moril dan materiil yang membuat penulis tetap optimis menyelesaikan tugas ini. 3. Bapak Dr. Bambang Kismono Hadi sebagai pembimbing. 4. Seluruh dosen dan staf Departemen Teknik Penerbangan ITB atas bimbingan, pelayanan, dan penyediaan segala fasilitas yang mendukung selama melaksanakan pendidikan program pasca sarjana ini. 5. Ari Yuniati, teman ngobrol yang setia.

iv

6. Digit M.B, Wafiqni, Mas Javen. 7. Seluruh penghuni Lab ACC, Ali Yusni, Ruli, Agus. 8. Teman-teman di kost Ciung Wanara 14. 9. Seluruh pihak yang tak mungkin disebutkan satu persatu. Sebagai penutup, penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya bila selama pelaksanaan tesis ada pihak-pihak yang dirugikan atau ada tindakan-tindakan penulis yang kurang berkenan. Sebagai harapan penulis, semoga tesis ini dapat terus dikembangkan untuk kemanfaatan bersama. Bandung, Februari 2008

Iqbal R.Pamungkas

v

DAFTAR ISI ABSTRAK ............................................................................................................... i  ABSTRACT ............................................................................................................ ii  PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS ................................................................... iii  KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv  DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi  DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii  BAB I Pendahuluan ................................................................................................ 1  I.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1  I.2 Tujuan ............................................................................................................ 3  I.3 Batasan masalah............................................................................................. 4  I.4 Sistematika ..................................................................................................... 4  BAB II Automasi pada CATIA V5......................................................................... 6  II.1 Pendahuluan ................................................................................................. 6  II.2 Native CATIA .............................................................................................. 6  II.3 CATIA Knowledgeware............................................................................... 8  II.4 Macros / .CATScripts ................................................................................... 8  II.5 Visual basic for Aplication (VBA) / .CATvba ............................................. 9  II.6 CAA (Component Application Architecture) ............................................ 11  BAB III Koneksi Microsoft Visual Studio .Net dengan CATIA V5 .................... 12  III.1 Pendahuluan .............................................................................................. 12  III.2 Visual Studio .NET Solutions, Projects dan Reference ............................ 13  III.2.1 Solution dan Projects ......................................................................... 13  III.2.2 Reference ............................................................................................ 14  III.3 Koneksi dengan CATIA V5 ...................................................................... 15  III.4 Pemprograman berorientasi objek............................................................. 16  III.5 User interface ............................................................................................ 16  BAB IV Implementasi Pemprograman ................................................................ 18  IV.1 Pendahuluan .............................................................................................. 18  IV.2 LSurface .................................................................................................... 21  IV.2.1 Form LSurface ................................................................................... 25  IV.2.2 Detail parameters .............................................................................. 28  IV.2.3 Hasil ................................................................................................... 35  IV.3 LayoutStructure ........................................................................................ 37 

vi

IV.3.1 Document Tab.................................................................................... 40  IV.3.2 Spars Tab ........................................................................................... 41  IV.3.3 Ribs Tab ............................................................................................. 43  IV.3.4 Stringer Tab ....................................................................................... 47  IV.3.5 L & T edge Tab .................................................................................. 49  IV.3.6 Penamaan model ................................................................................ 50  IV.3.7 Hasil ................................................................................................... 53  IV.4 StructureProperties.................................................................................... 55  IV.4.1 Meshing ............................................................................................. 57  IV.4.2 Connection ......................................................................................... 59  IV.4.3 Document Tab.................................................................................... 62  IV.4.4 Skin Tab ............................................................................................. 63  IV.4.5 Spar Tab ............................................................................................. 64  IV.4.6 Rib Tab .............................................................................................. 65  IV.4.7 Stringer Tab ....................................................................................... 66  IV.4.8 L & T edge Tab .................................................................................. 67  BAB V Beberapa studi kasus ................................................................................ 68  V.1 Pendahuluan ............................................................................................... 68  V.2 Kasus 1 ....................................................................................................... 69  V.3 Kasus 2 ....................................................................................................... 70  V.4 Kasus 3 ....................................................................................................... 71  V.5 Kasus 4 ....................................................................................................... 72  V.6 Kesimpulan ................................................................................................ 74  BAB 6 Kesimpulan dan saran ............................................................................... 75  6.1 Kesimpulan ................................................................................................. 75  6.2 Saran............................................................................................................ 76  DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 77 

vii

DAFTAR GAMBAR

  Gambar II.1 Tingkatan automasi pada CATIA V5 ..................................................6 Gambar II.2 Specification tree dengan parameters, design table dan formulas .....7 Gambar II.3 Workbenchs knoeledgeware yang terdapat pada CATIA V5 ..............8 Gambar II.4 Window Macros editor ........................................................................9 Gambar II.5 Window VBA editor ..........................................................................10 Gambar III.1 Window Visual Studio Developer (IDE) ..........................................12 Gambar III.2 Cross Language Interoperability .....................................................13 Gambar III.3 Visual Studio .NET Projects dan Solution .......................................13 Gambar III.4 SolutionLSurface .............................................................................14 Gambar III.5 Proses koneksi dan automasi dengan CATIA V5 ...........................15 Gambar III.6 User interface ..................................................................................16 Gambar IV.1 Hubungan antara model, aerodinamik dan struktur dalam mendesain sayap ......................................................................................................................18 Gambar IV.2 Skema proses automasi dalam pembentukan model sayap .............21 Gambar IV.3 Solution SolutionLSurface ..............................................................21 Gambar IV.4 Arah penyusunan dan penamaan airfoil ..........................................22 Gambar IV.5 Format file exel untuk airfoil database ............................................23 Gambar IV.6 Alur pembacaan airfoil database hingga pembentukan design table ................................................................................................................................24 Gambar IV.7 Kelompok parameter ‘general’ pada specification tree ..................25 Gambar IV.8 Form LSurface dengan tab General parameters .............................26 Gambar IV.9 Form LSurface dengan tab Axis system .........................................27 Gambar IV.10 Sistem koordinat local sayap dan sudut pasang sayap ..................27

viii

Gambar IV.11 Form LSurface dengan tab Units option .......................................28 Gambar IV.12 Specification tree model sayap dengan satu buah Kink ...............29 Gambar IV.12 Definisi Arena ...............................................................................29 Gambar IV.12 Form Detail parameters ................................................................31 Gambar IV.13 Form Detail Parameters dengan Root Tab ....................................31 Gambar IV.14 Form ‘Detail Parameters’dengan Simple SOB Tab .......................32 Gambar IV.15 Form Detail Parameters dengan Detail SOB Tab .........................33 Gambar IV.16 Form Detail Parameters dengan Kink, Section A Tab ...................33 Gambar IV.17 Form Detail Parameters dengan Kink, Section B Tab ...................34 Gambar IV.18 Form Detail Parameters dengan Tip Tab ......................................35 Gambar IV.19 Pengelompokan objek didalam geometrical set ............................36 Gambar IV.20 Skema proses automasi dalam pembentukan layout structure sayap ................................................................................................................................38 Gambar IV.21 Penambahan parameters LayoutStructure ....................................38 Gambar IV.22 Solution SolutionStructureLayout .................................................39 Gambar IV.23 Form Layout structure dengan Document Tab .............................40 Gambar IV.24 Spars point ....................................................................................41 Gambar IV.25 Spars web ......................................................................................41 Gambar IV.26 Form Layout structure dengan Spars Tab .....................................42 Gambar IV.27 Orientasi rib ..................................................................................43 Gambar IV.28 Rib dengan pandangan perspective ...............................................45 Gambar IV.29 Rib dengan pandangan searah sumbu x ........................................45 Gambar IV.30 Form ‘Layout structure’dengan Ribs Tab .....................................46 Gambar IV.31 Form ‘Layout structure’dengan Ribs Tab, ‘Detail rib definition ..46 Gambar IV.32 Orientasi stringer ..........................................................................47 Gambar IV.33 Stringer .........................................................................................47

ix

Gambar IV.34 Form ‘Layout structure’dengan Stringer Tab ...............................48 Gambar IV.35 Form ‘Layout structure’dengan Stringer Tab,’Detai stringer definition’ ...............................................................................................................49 Gambar IV.36 Form ‘Layout structure’dengan tab ‘L &T Edge’ .........................50 Gambar IV.37 Model struktur sayap dengan struktur leading edge dan trailing edge .......................................................................................................................50 Gambar IV.38 Arah dan penamaan garis ..............................................................51 Gambar IV.39 Pemodelan surface ........................................................................52 Gambar IV.40 Arah dan penamaan surface ..........................................................53 Gambar IV.41 Geometrical set baru setelah aplikasi ‘Layout structure’ dijalankan ................................................................................................................................54 Gambar IV.42 Pengelompokan objek dari struktur skin dan spar ........................54 Gambar IV.43 Skema proses automasi dalam pembentukan model element hingga dari srtuktur wing box sayap .................................................................................55 Gambar IV.44 Solution ‘SolutionStructureProperties’ ..........................................56 Gambar IV.45 Point connection ...........................................................................59 Gambar IV.46 Form ‘StructureProperties’dengan Document Tab .......................62 Gambar IV.47 Form ‘StructureProperties’dengan Skin Tab .................................63 Gambar IV.48 Form ‘StructureProperties’dengan Skin Tab, each rib-space .......63 Gambar IV.49 Form ‘StructureProperties’dengan Spars Tab, each-ribspace type ................................................................................................................................64 Gambar IV.50 Form ‘StructureProperties’dengan Ribs Tab ................................65 Gambar IV.51 Form ‘StructureProperties’dengan Ribs Tab, each rib and section ................................................................................................................................65 Gambar IV.52 Form ‘StructureProperties’dengan Stringers ................................66 Gambar IV.53 Form ‘StructureProperties’dengan Stringers, each rib-space ......67 Gambar IV.54 Form ‘StructureProperties’dengan L & T Edge Tab .....................67

x

Gambar V.1 Data kasus simple wing .....................................................................68 Gambar V.2 Simple wing yang dibuat dengan aplikasi LSurface .........................69 Gambar V.3 Simple wing dengan model wing box yang dibuat menggunakan aplikasi LayoutStructure ........................................................................................70 Gambar V.4 Model elemen hingga wing box yang dibuat menggunakan aplikasi StructureProperties ................................................................................................70 Gambar V.5 Simple wing dengan jumlah rib 3 buah .............................................71 Gambar V.6 Model elemen hingga wing box dengan jumlah rib 3 buah ..............72 Gambar V.7 Simple wing dengan jumlah rib 2 buah dan 5 buah elemen pada leading dan trailing edge .......................................................................................72 Gambar V.8 Model elemen hingga wing box dengan jumlah rib 2 buah dan 5 buah elemen pada leading dan trailing edge .................................................................73 Gambar V.9 Von mises ..........................................................................................73

xi