Jenis-jenis sistem mekanika benda padat

Sistem mekanika benda padat secara umum bisa dibedakan menjadi dua: struktur dan mekanisme. Struktur adalah sistem mekanika yang “fully constrained” sehingga tidak memungkinkan adanya gerakan benda tegar (rigid body motion). Contohnya adalah sebuah kantilever, jembatan, dan semacamnya. Adapun mekanisme adalah sistem mekanika yang “under-contrained” sehingga memungkinkan terjadinya suatu gerakan benda tegar. Bagaimana suatu mekanisme bergerak tergantung pada apa saja DOF yang tidak “constrained”. Contohnya adalah sebuah bandul, roda, mekanisme engkol (crank mechanism), dan sebagainya.

Struktur sendiri ada dua macam: 1) struktur yang fully constrained dan 2) struktur yang over-constrained. Studi atau perhitungan yang biasa dilakukan terhadap sebuah struktur adalah mencari defleksi (lendutan) ketika ia diberi suatu beban. Ini namanya studi statika. Perhitungan-perhitungan analitis yang biasa kita pelajari di bangku perkuliahan S1 untuk menghitung defleksi suatu struktur ketika diberi suatu beban bisa diterapkan pada struktur yang fully constrained, namun pada umumnya tidak bisa diterapkan pada struktur yang over-constrained. Namun perhitungan dengan dengan menggunakan metode elemen hingga justru akan mudah dilakukan jika sebuah struktur itu over-constrained.

Jenis studi lain yang biasa dilakukan pada sebuah struktur adalah studi dinamika. Pada sebuah struktur, studi dinamika artinya studi vibrasi, karena struktur hanya bisa bervibrasi, tidak bisa melakukan suatu gerakan benda tegar.

Adapun mekanisme sendiri ada banyak jenisnya, misalnya mekanisme roda gigi, mekanisme belt-and-pulley, mekanisme linkage, dan mekanisme manipulator. Mekanisme linkage bisa dibedakan menjadi: 1) motion generator, 2) path generator, dan 3) function generator. Mekanisme manipulator bisa dibedakan menjadi tiga: 1) “open-chain manipulator” atau disebut juga “serial manipulator”, 2) “closed-chain manipulator” atau disebut juga “parallel manipulator”, dan 3) “hybrid serial-parallel manipulator”. Mekanisme “open-chain manipulator” jika bercabang-cabang seperti sebuah pohon yang memiliki dahan-dahan biasa disebut sebagai “tree-like manipulator”. Sebagaimana struktur, linkage dan manipulator ada juga yang overconstrained, namun dengan definisi matematis yang berbeda dengan struktur yang overconstrained.

Studi yang biasa dilakukan pada sebuah mekanisme adalah: 1) studi kinematika, 2) studi dinamika benda tegar, dan 3) studi dinamika benda fleksibel alias studi getaran. Studi kinematika artinya mempelajari gerakan dari mekanisme tersebut tanpa melibatkan gaya. Studi dinamika mempelajari bagaimana gaya bisa menyebabkan gerakan benda tegar dan/atau vibrasi (getaran).